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在电压监控器如何使中压断路器进行电流检测

电子设计 2019-12-06 08:05 次阅读

建立到地面的备用路径时,剩余电流动作保护器(RCD)或剩余电流断路器(RCCB)会检测泄漏电流。RCD 通过断开电路来将电源与泄漏路径隔离。与保险丝不同,这些类型的断路器可以重置并重新使用,它们在保护人员和设备方面发挥着重要作用。

在本文中,将回顾 RCD 泄漏电流检测和跳闸的要求,以及如何将超低功耗电压监控器或 Reset IC 用作泄漏电流检测器。此外还将说明电压监控器如何使中压断路器受益,例如使用微控制器的空气断路器(ACB)和塑壳断路器(MCCB)。

使用电压监控器作为泄漏电流阈值检测器

当故障设备或触电时,会发生漏电流,RCD 的目的就是为了用于响应 5 mA-500mA 的电流。如国际电工委员会 TS60479-1 标准中所述,在 50 mA 200ms 时间内,人就会出现肌肉收缩,而暴露时间超过 3s 将增加心室纤颤的可能性。

RCD 通过感测有源线和中性线电流之间的差异来检测泄漏电流。如果线路电流和中性线电流不平衡且泄漏电流超过预定阈值,则断路器跳闸,中断并隔离电源。RCD 设备可以分为三个主要阶段。首先是感测阶段,在此期间,泄漏传感器感测泄漏电流。在第二阶段,检测电路设置泄漏电流阈值。第三阶段中,继电器跳闸,以隔离泄漏源。

过去,继电器被用作检测电路来设置泄漏电流阈值。现代 RCD 使用诸如电压监控器之类的集成电路来提高检测漏电流和驱动螺线管继电器的准确性和响应时间。

在电压监控器如何使中压断路器进行电流检测

图 1 显示了 TI 的 TPS3840 电压监控器如何检测泄漏电流。

在该示例中,泄漏传感器(例如差分电流互感器或零相电流互感器)由电流源表示。对于电流检测电路,电阻分压器用于将输入电流转换为电压,然后由 TPS3840 检测。 TPS3840 集成了精确的基准电压带隙和电压比较器。触发点在出厂时通过一次性非易失性存储器(OTP)进行了编程,电压阈值可在 1.6 V 至 4.9 V 范围内设置,典型精度为 1%。

当 VDD 引脚上的电压上升到阈值以上时,RESET 引脚将拉高以中断微控制器或驱动电磁继电器。此外,还可以使用单个外部电容器来延长 RESET 响应时间,以根据泄漏电流的大小来满足变化的 RCD 响应时间。

该参考设计重点介绍了低功耗复位 IC 和看门狗计时器的通用用例。TPS3840 器件具有小于 1μA 的电流消耗,其经配置可用作比较器(通过简单的 3 引脚配置),也可用作通用电源监控器,后者可以菊花链方式级联为序列发生器。此外,响应和延迟时间可通过外部电容器进行配置。对于需要运行看门狗的应用,可以使用 TPS3431 器件,它是一个精度为 ±2.5%(典型值)的独立可编程看门狗计时器。

特性

阈值检测 (TPS3840):使用电压监控器作为比较器(通过 3 引脚配置,无外部电源)的自供电阈值检测器。

极低静态电流 (<700nA) 架构,具有 1.6V–4.9V(0.1V 阶跃)的设定阈值范围;用户可控响应时间(通过外部电容器可控制在 80μs 至 600ms)的快速上电(启动延迟 <250μs)。

电源监控和定序复位 (TPS3840):可用于多轨复位监控和启动定序。

提供低电平有效和高电平有效配置,阈值范围为 1.6V–4.9V,TD 范围为 80μs–600ms。

看门狗计时器 (TPS3431):用户可调计时器,带使能引脚和宽输入范围。

适用于看门狗功能的低电流消耗(最高 20A)以及用户可使用外部电阻器和电容器配置超时功能。

该参考设计着重介绍了低功耗复位 IC 和看门狗定时器的通用用例。 TPS3840 器件的电流消耗小于 1A,可以配置为用作比较器(具有简单的 3 引脚配置),也可以用作通用电源监控器,并可以菊花链方式连接成序列器。 另外,可以使用外部电容器配置响应和延迟时间。 对于需要看门狗操作的应用,可以使用 TPS3431 器件,它是具有±2.5%精度(典型值)的独立可编程看门狗定时器。

该参考设计中的电压监控器满足三个关键规格:

快速上电和可编程响应时间。当电压监控器从零输入电压上升到跳变点或阈值电压以上时,均需要一定的时间才能启动并做出反应。断路器 需要快速检测泄漏电流水平,并具有根据泄漏水平和持续时间配置跳闸响应时间的灵活性,以避免由瞬变引起的误跳闸。TPS3840 的启动时间为 200s,可以快速响应。

超低输入电流。在图 1 中,监控器 IC 的电源引脚(VDD)与输入信号监视引脚(SENSE)一致。由于它是由输入信号供电的,因此电压监控器应具有高输入阻抗,以最大程度地减小分压器(IDIV)上的误差(IIN)。 TPS3840 电压监控器消耗超低电流,典型 IQ 为 350 nA,

低 VPOR 可实现低 VOL。 VPOR 是受控输出状态所需的最小输入电压。当 VIN <vpor 时,输出跟踪输入,并可能触发继电器。 vpor 应该尽可能低,以在继电器的使能电压电平和电压监控器低输出电压电平(vol)之间提供裕度。="" tps3840 有低电平有效配置,具有低 vpor 和 300="" mv 的 vol,以避免错误复位。

如果电压监控器集成在微控制器中,则建议使用外部看门狗定时器。外部看门狗通过定期检测微控制器的通用输入/输出引脚发送的脉冲,可确保微控制器不会闩。如果软件出现故障并错过脉冲,则外部看门狗定时器可以将微控制器复位。

TPS3430 可编程看门狗定时器是一个不错的选择,因为它提供了可编程看门狗,负责监控超时和复位延时,可以满足任何微控制器的时序要求。如果需要更高的可靠性,则应同时使用电压监控器和看门狗,TPS3823 集成的看门狗和电压监控器是一个很好的选择,提供固定的阈值和看门狗超时选项。

电压监控器不仅可以监视微控制器的电压供应以确保正常运行,而且还可以用作泄漏电流检测器,从而有助于增强您的断路器设计。

参考设计针对断路器中用到的电子跳闸单元(ETU)使用信号处理前端和自供电模块。此设计使用基于 FRAM 的微控制器处理来自信号调节放大器的电流输入,从而获得三相中性接地电流。两个增益用于扩大相电流测量范围。

此参考设计还可使用整流电流输入来进行自供电。TIDA-00498 旨在实现宽广电流和温度范围内的快速重复跳闸(30mS 内)。

特性

测量输入范围为(0.2 至 12 INOMINAL)的三个电流(相)以及输入范围为(0.05 至 2 INOMINAL)的两个电流(中性、接地),精度为±3%。

使用 TI 的 MSP430 FRAM MCU 进行快速启动,包括单个周期 RMS 补偿在内的启动时间小于 30ms。

欠压检测提供大约 200s 的上电后复位时间。

自供电电源(基于整流电流输入),具有基于 MOSFET 的分流调控。

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NCP171 LDO稳压器 超低50nA Iq 双电源模式 80mA

是双模式LDO,在ActiveMode中提供高达80 mA的电流,在低功耗模式下低至50 nA的Iq。双模式功能可通过ECO引脚选择,允许动态和低功耗模式之间的动态切换,非常适用于长寿命电池供电的无线应用。低功耗模式下的输出电压可降低50 mV,100 mV,150的内部工厂编程值相对于活动模式下的标称输出电压,mVor为200 mV。此功能进一步降低了睡眠模式下的应用消耗.NCP171采用SLIQ(超低Iq)LDO系列,具有50nA的超低静态电流,可用于小XDFN4 1.2 x 1.2包。 特性 优势 超低水平50nA 非常适合电池供电的应用 双模式功能针对主动模式和待机模式操作进行了优化 系统灵活地在两种不同的操作模式之间切换,优化性能和延长电池寿命 工作模式,高达80mA,具有出色的PSRR和噪声性能 非常适用于射频电源和高精度传感器 低功耗模式(SLIQ),50nA Iq 当系统处于扩展待机(低功耗)模式时延长电池寿命 模式选择,ECO Pin 灵活选择主动和低功率模式 XDFN 1.2x1.2包 空间受限应用程序的小尺寸 应用 终端产品 无线电池供电的物联网传感器 电池供电的医疗...
发表于 07-29 22:02 128次 阅读
NCP171 LDO稳压器 超低50nA Iq 双电源模式 80mA

NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
发表于 07-29 21:02 104次 阅读
NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 21:02 97次 阅读
LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

74是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达8个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位接通,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡的电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 39次 阅读
NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

76是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达4个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 60次 阅读
NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

JA是一个降压电压开关稳压器。 特性 优势 宽输入动态范围:4.5V至50V 可在任何地方使用 内置过流逐脉冲保护电路,通过外部MOSFET的导通电阻检测,以及HICCUP方法的过流保护 烧伤保护 热关闭 热保护 负载独立软启动电路 控制冲击电流 外部信号的同步操作 它可以改善发生两个稳压器IC之间的振荡器时钟节拍 电源正常功能 稳定性操作 外部电压为输出电压高时可用 应用 降压方式开关稳压器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 120次 阅读
LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

NCP81038 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 100次 阅读
NCP81038 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 46次 阅读
NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 18:02 64次 阅读
NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 45次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

是一款采用SuperPD™PDAF技术的13万像素CMOS成像传感器。这款先进的传感器具有独特的PDAF微透镜和PDAF图案技术,在低光照条件下具有出色的自动对焦性能。采用1.1μm像素构建,提供符合行业标准的1 / 3.2“光学格式,使AR1337具有适合大批量设计的尺寸。图像质量由领先的量子效率和灵敏度驱动,同时保持低读取噪声。这种组合可在明亮的日光或低室内照明条件下提供出色的图像。 AR1337以每秒30帧的速度运行在13 MP,并支持每秒30帧的4k2k视频和高达每秒60帧的全高清1080P视频。 特性 优势 SuperPD™PDAF技术 领先的低光自动对焦性能 独特的PDAF图案和微透镜技术 高精度相位检测自动聚焦(PDAF)功能 片上坏像素校正和AF计算 简化的相机模块积分校准和与后端应用处理器的集成 具有低读取噪声的高量子效率和灵敏度 卓越的图像质量,尤其是在光线不足 应用 终端产品 智能手机相机 平板电脑相机 智能手机 平板电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 106次 阅读
AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

HS是一款1080万像素,1英寸光学格式图像传感器,结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(动态响应像素),可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60帧/秒(fps)视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统,如电子平移,倾斜,变焦(ePTZ)等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率为每秒60帧的模式,使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。 应用 相机 安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 76次 阅读
AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 162次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 94次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 207次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 90次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 162次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强