：CTSR系(xi)列(lie)簡介

CTSR系(xi)列(lie)是LEM 在(zai)2011年(nian)發布(bu)的(de)款用(yong)於漏(lou)電(dian)流(liu)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，該系(xi)列(lie)傳(chuan)感(gan)器(qi)基(ji)於Fluxgate原(yuan)理(li)，目前可(ke)實現對(dui)300ma，600ma，1A漏(lou)電(dian)流的(de)，可(ke)應用(yong)於光(guang)伏，電力(li)等(deng)需要漏(lou)電(dian)流的(de)行業。在進(jin)行測量時(shi)候(hou)，將承載(zai)漏電(dian)流的(de)接(jie)地線(xian)通過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)間(jian)的(de)圓孔(kong)，通(tong)過(guo)測(ce)量傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸出(chu)推算出(chu)漏電(dian)流值(zhi)。

由於漏(lou)電(dian)流(liu)涉及到因(yin)素，因(yin)此不(bu)但要(yao)測(ce)量的(de)，同時(shi)也(ye)要器件本(ben)身(shen)是否(fou)正(zheng)常。基(ji)於這(zhe)個(ge)原因(yin)，LEM在(zai)該系(xi)列(lie)產(chan)品上增加了器件的(de)自我(wo)的(de)功(gong)能。目(mu)前該功(gong)能是市(shi)場(chang)上大部分同類(lei)產(chan)品所(suo)不(bu)具(ju)備的(de)，本(ben)文(wen)即(ji)闡述(shu)這(zhe)功(gong)能的(de)具(ju)體(ti)用(yong)法。

自檢(jian)的(de)實現有(you)2個(ge)別(bie)，簡單的(de)自檢(jian)是對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)內(nei)部ASIC的(de)，而(er)完(wan)善的(de)自檢(jian)則(ze)是對(dui)整個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)輸(shu)出(chu)測試(shi)電流(liu)，進而(er)漏電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)方式(shi)。

二(er)：簡單自檢(jian)功(gong)能用(yong)法

CTSR系(xi)列(lie)的(de)副邊(bian)共有(you)4個(ge)管腳，分(fen)別(bie)是VCC（電(dian)源），0v（地(di)），Ref（參考腳），Out（輸(shu)出(chu)腳）。

自(zi)檢(jian)功(gong)能是配(pei)合使用(yong)Ref和(he)Out兩(liang)個(ge)管腳來(lai)完(wan)成的(de)：

先，需要將Ref拉(la)低(di)至0v到(dao)1v範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)低電(dian)平並持(chi)續(xu)至少(shao)30ms，此時(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)入自檢模(mo)式；

然(ran)後(hou)，對(dui)Out管腳的(de)輸出(chu)電平Vout進行，如果在(zai)表(biao)1所(suo)述(shu)範(fan)圍(wei)，說(shuo)明(ming)傳(chuan)感(gan)器(qi)正(zheng)常，否則(ze)說明該傳(chuan)感(gan)器(qi)已(yi)經(jing)失效；

表(biao)1 自(zi)檢模(mo)式下(xia)的(de)Vout輸出(chu)範圍(wei)：

註(zhu)：Vref是參考腳Ref此時(shi)的(de)輸入(ru)值(zhi)

將Ref管腳的(de)低電(dian)平釋放(fang)後(hou)40us，傳(chuan)感(gan)器(qi)結(jie)束(shu)自檢(jian)模(mo)式，然(ran)後(hou)進入(ru)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)長約110ms的(de)去(qu)磁(ci)模(mo)式，去(qu)磁(ci)結(jie)束(shu)之(zhi)後(hou)才進(jin)入(ru)正(zheng)常測量模(mo)式。整個(ge)時(shi)序詳(xiang)見(jian)下(xia)圖(tu)：

三(san)：簡單自檢(jian)功(gong)能的(de)實際使用(yong)

在(zai)實際應用(yong)中(zhong)，由於傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)Ref和Out可(ke)能(neng)會傳(chuan)輸(shu)比較(jiao)長(chang)的(de)距離(li)，因此可(ke)能(neng)引入共模(mo)幹擾，為了減少共模(mo)幹擾以(yi)及(ji)溫(wen)漂的(de)影響，通(tong)常會將Ref與(yu)Out接(jie)成差(cha)分(fen)輸(shu)入的(de)方式(shi)。本(ben)文(wen)采(cai)用(yong)了TI公司(si)的(de)ADS1000作為AD轉換(huan)器(qi)，該器件(jian)內(nei)置有(you)PGA環節(jie)，可(ke)對(dui)差(cha)分(fen)輸入量放(fang)大(da)之(zhi)後(hou)再(zai)進(jin)行AD轉換(huan)。

當(dang)CTSR的(de)Ref用(yong)於輸(shu)出(chu)模(mo)式時(shi)，Vout的(de)輸出(chu)範圍(wei)可(ke)達(da)2.5v±2v，因(yin)此如果需要得(de)到(dao)整個(ge)測量範圍(wei)的(de)值(zhi)，需設(she)置PGA=1。

實現自檢模(mo)式時(shi)，將微(wei)器的(de)IO口置(zhi)為電(dian)平，經(jing)U3跟(gen)隨(sui)之(zhi)後(hou)驅動(dong)Q1，此時(shi)Q1導通，由傳(chuan)感(gan)器(qi)內(nei)部的(de)2.5V基準(zhun)經(jing)過(guo)內(nei)部的(de)500ohm電阻(zu)給(gei)Q1灌(guan)電流，將Ref拉(la)低(di)，當這(zhe)過(guo)程(cheng)持續過(guo)30ms，傳(chuan)感(gan)器(qi)開(kai)始自檢，此時(shi)將AD采(cai)集得(de)到(dao)的(de)數據(ju)與表(biao)1中(zhong)的(de)數據(ju)進行比對(dui)。由於U1將Ref和(he)Out接(jie)成差(cha)分(fen)模(mo)式，因此應該是將AD值(zhi)與Vout和(he)Vref的(de)差值(zhi)進行對(dui)比。

例(li)如采用(yong)CTSR 0.3-P時(shi)，如果發(fa)現AD采集值(zhi)在[0.7，1.7v]的(de)範圍(wei)，則(ze)表(biao)明(ming)傳(chuan)感(gan)器(qi)自(zi)檢成功(gong)，否則(ze)失敗。

自檢結(jie)束(shu)之(zhi)後(hou)，將微(wei)器的(de)IO口置(zhi)為低(di)電平，此時(shi)Q1截止，Vref輸出(chu)2.5v基準(zhun)電(dian)壓(ya)，40us後(hou)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)入去(qu)磁(ci)模(mo)式，去(qu)磁(ci)過(guo)程(cheng)將持(chi)續110ms，之(zhi)後(hou)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)入測量模(mo)式。

如CTSR 0.3-P在測(ce)量300ma時(shi)，U1的(de)輸入(ru)差(cha)值(zhi)為Vout-Vref=0.3*4=1.2v,ADS1000的(de)理(li)論輸出(chu)CODE為：2048*1*1.2/5=492。

四(si)：自檢(jian)功(gong)能用(yong)法

在CTSR系(xi)列(lie)中(zhong)，只(zhi)有(you)幾個(ge)特(te)定(ding)型(xing)號(hao)的(de)產(chan)品具(ju)有(you)自(zi)檢功(gong)能，這(zhe)些(xie)產(chan)品的(de)內部均(jun)帶(dai)有(you)線(xian)圈。截(jie)至發(fa)稿(gao)為止有(you)下(xia)面幾個(ge)型號(hao)：

線(xian)圈在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)內(nei)的(de)補償(chang)線(xian)圈上繞20匝，這樣(yang)就可(ke)以(yi)模(mo)擬(ni)原(yuan)邊電(dian)流進(jin)行。因此輸(shu)出(chu)與測(ce)試電(dian)流的(de)關(guan)系(xi)為：Vout-Vref=Gth*It（測(ce)試電(dian)流(liu)）*20

根(gen)據(ju)IEC 62109-2中4.4.4.15.1和(he)4.8.3.5規(gui)定(ding)，每(mei)次光(guang)伏逆變器(qi)在(zai)重啟時(shi)，需利用(yong)漏(lou)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)線(xian)圈驗(yan)證(zheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)。此時(shi)可(ke)以(yi)利用(yong)恒(heng)流(liu)源給(gei)線(xian)圈註(zhu)入(ru)測(ce)試(shi)電(dian)流(liu)。在測(ce)試結(jie)束(shu)之(zhi)後(hou)，應該斷開(kai)測(ce)試線(xian)圈回(hui)路，以免對(dui)正(zheng)常(chang)測量形成(cheng)幹擾。此時(shi)，由於互(hu)感(gan)原(yuan)理(li)的(de)作用(yong)，當(dang)原(yuan)邊(bian)電流發生(sheng)瞬間(jian)變化(hua)時(shi)，開路的(de)測試(shi)線(xian)圈兩(liang)端可(ke)能(neng)會產(chan)生壓(ya)，因(yin)此電(dian)路中應該增加相關(guan)保護器件。

下(xia)圖(tu)是這(zhe)功(gong)能的(de)個(ge)測試(shi)示例，由TL431（U3）構建(jian)恒流源為線(xian)圈提(ti)供測(ce)試電(dian)流。當U2的(de)IO管腳置(zhi)為電(dian)平時(shi)，Q2將恒(heng)流源接(jie)通，註(zhu)入(ru)測(ce)試線(xian)圈的(de)電流(liu)為 2.5v/R2=2.5v/160=15.6mA,相當於給(gei)原(yuan)邊(bian)通入15.6*20=312mA的(de)電流(liu)。此時(shi)通過(guo)讀(du)取(qu)AD值(zhi)與理(li)論值(zhi)312mA進行比對(dui)，對(dui)測(ce)量進行驗證(zheng)。

驗證(zheng)完(wan)成之(zhi)後(hou)，將U2的(de)IO管腳置(zhi)為低(di)電平，Q2截止，測試線(xian)圈回(hui)路斷開。此時(shi)可(ke)進(jin)行正常測量。另(ling)外在(zai)線(xian)圈兩(liang)端跨(kua)接(jie)TVS管，當原(yuan)邊(bian)電(dian)流(liu)發生瞬變時(shi)，測試線(xian)圈耦合產(chan)生的(de)能量通過(guo)TVS管釋放(fang)。