：CTSR系列簡介
CTSR系列是LEM 在(zai)2011年(nian)發布的(de)(de)(de)款用(yong)(yong)于漏(lou)(lou)電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)，該(gai)系列傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)基于Fluxgate原理，目前可實現(xian)對300ma，600ma，1A漏(lou)(lou)電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)，可應用(yong)(yong)于光(guang)伏，電(dian)力等需要漏(lou)(lou)電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)行業。在(zai)進行測(ce)(ce)量時(shi)候，將承載漏(lou)(lou)電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)接地線通(tong)過傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)間的(de)(de)(de)圓(yuan)孔，通(tong)過測(ce)(ce)量傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)出推算出漏(lou)(lou)電(dian)流(liu)(liu)值。
由于漏電(dian)流涉及(ji)到(dao)因(yin)素，因(yin)此不(bu)但要測量(liang)的，同時也要器件本(ben)身是否正常。基于這個(ge)原因(yin)，LEM在該系列產品上增加了器件的自我的功能。目前該功能是市場上大(da)部分(fen)同類產品所(suo)不(bu)具(ju)(ju)備的，本(ben)文即闡述這功能的具(ju)(ju)體用法。
自檢(jian)的實現有2個別，簡單的自檢(jian)是(shi)對傳(chuan)感(gan)(gan)器內部ASIC的，而完善的自檢(jian)則是(shi)對整個傳(chuan)感(gan)(gan)器輸出測試(shi)電(dian)流(liu)，進而漏電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)(gan)器的方式。
二：簡單自檢功能用法
CTSR系列的副(fu)邊共有4個管腳(jiao)，分別是(shi)VCC（電源(yuan)），0v（地），Ref（參考腳(jiao)），Out（輸(shu)出腳(jiao)）。
自檢功能(neng)是(shi)配(pei)合使用Ref和Out兩個管腳(jiao)來完成的(de)：
先，需要將Ref拉低至0v到1v范圍內的低電(dian)平并持續至少30ms，此時傳(chuan)感器進入自檢(jian)模式(shi)；
然后，對Out管(guan)腳的輸出電平Vout進行(xing)，如果在表(biao)1所述范圍，說(shuo)明傳感器正常，否則說(shuo)明該傳感器已經失效；
表1 自檢模(mo)式下的Vout輸出(chu)范圍(wei)：
注：Vref是參考腳Ref此時的輸入(ru)值
將(jiang)Ref管(guan)腳的低電平釋放后(hou)40us，傳感器(qi)結束(shu)自檢模式(shi)，然后(hou)進入持續時間(jian)長約110ms的去磁(ci)模式(shi)，去磁(ci)結束(shu)之后(hou)才進入正常測量(liang)模式(shi)。整(zheng)個時序詳見下圖(tu)：
三：簡單自檢功能的實際使用
在實際應用(yong)中，由于(yu)傳感器的(de)Ref和Out可能(neng)(neng)會傳輸(shu)比(bi)較長的(de)距離，因此可能(neng)(neng)引入(ru)(ru)共(gong)模(mo)(mo)干擾，為(wei)了(le)減少共(gong)模(mo)(mo)干擾以及溫漂(piao)的(de)影響，通常(chang)會將Ref與(yu)Out接成差(cha)分輸(shu)入(ru)(ru)的(de)方式。本(ben)文采用(yong)了(le)TI公司的(de)ADS1000作為(wei)AD轉換(huan)器，該器件內置有PGA環(huan)節，可對差(cha)分輸(shu)入(ru)(ru)量放大之后再進行AD轉換(huan)。
當CTSR的(de)Ref用(yong)于(yu)輸出模式時，Vout的(de)輸出范圍(wei)可達2.5v±2v，因此(ci)如果需要(yao)得到整個測量范圍(wei)的(de)值，需設(she)置PGA=1。
實現自檢模(mo)(mo)式時(shi)，將(jiang)(jiang)(jiang)微器的IO口置為電平，經U3跟(gen)隨之(zhi)后(hou)驅動(dong)Q1，此(ci)時(shi)Q1導通(tong)，由傳感(gan)器內(nei)部(bu)的2.5V基準經過(guo)內(nei)部(bu)的500ohm電阻(zu)給Q1灌電流，將(jiang)(jiang)(jiang)Ref拉低，當這過(guo)程持續過(guo)30ms，傳感(gan)器開始自檢，此(ci)時(shi)將(jiang)(jiang)(jiang)AD采(cai)集得到的數據與表1中的數據進行比對(dui)。由于U1將(jiang)(jiang)(jiang)Ref和Out接成差分模(mo)(mo)式，因此(ci)應該(gai)是將(jiang)(jiang)(jiang)AD值(zhi)與Vout和Vref的差值(zhi)進行對(dui)比。
例如采用CTSR 0.3-P時(shi)，如果發(fa)現AD采集(ji)值在(zai)[0.7，1.7v]的范圍，則表明傳感器自檢成功，否(fou)則失敗。
自檢(jian)結束之后(hou)，將微器(qi)(qi)的IO口置(zhi)為低(di)電平，此時Q1截(jie)止，Vref輸出(chu)2.5v基準電壓，40us后(hou)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)進入去(qu)磁模(mo)式，去(qu)磁過程將持續110ms，之后(hou)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)進入測量模(mo)式。
如CTSR 0.3-P在(zai)測量300ma時，U1的輸入差值為Vout-Vref=0.3*4=1.2v,ADS1000的理論輸出CODE為：2048*1*1.2/5=492。
四：自檢功能用法
在(zai)CTSR系(xi)列中，只有(you)幾個特定型號(hao)的產品(pin)具有(you)自檢功(gong)能，這些產品(pin)的內部均帶(dai)有(you)線圈。截至發(fa)稿為(wei)止有(you)下(xia)面幾個型號(hao)：
線圈(quan)在傳感器(qi)內的補償線圈(quan)上繞(rao)20匝，這樣(yang)就可(ke)以模擬原邊電(dian)流進行。因此輸出與測(ce)試(shi)電(dian)流的關系為：Vout-Vref=Gth*It（測(ce)試(shi)電(dian)流）*20
根(gen)據IEC 62109-2中(zhong)4.4.4.15.1和4.8.3.5規定，每次光伏逆變器(qi)(qi)在重(zhong)啟時，需利(li)用漏電(dian)(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)線(xian)圈(quan)驗(yan)證傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)。此時可(ke)以利(li)用恒流(liu)源給線(xian)圈(quan)注入測試(shi)電(dian)(dian)流(liu)。在測試(shi)結束之后，應該斷(duan)開測試(shi)線(xian)圈(quan)回路，以免對正常測量(liang)形成(cheng)干擾。此時，由于(yu)互感(gan)原(yuan)(yuan)理的(de)(de)作用，當原(yuan)(yuan)邊電(dian)(dian)流(liu)發生(sheng)瞬間(jian)變化(hua)時，開路的(de)(de)測試(shi)線(xian)圈(quan)兩端可(ke)能會產生(sheng)壓，因此電(dian)(dian)路中(zhong)應該增(zeng)加(jia)相(xiang)關(guan)保護(hu)器(qi)(qi)件。
下圖是這功能的個測試(shi)示例，由(you)TL431（U3）構建(jian)恒(heng)流(liu)源為線圈提供測試(shi)電流(liu)。當(dang)U2的IO管腳(jiao)置為電平時(shi)，Q2將恒(heng)流(liu)源接通，注入(ru)測試(shi)線圈的電流(liu)為 2.5v/R2=2.5v/160=15.6mA,相當(dang)于給原(yuan)邊通入(ru)15.6*20=312mA的電流(liu)。此時(shi)通過讀取AD值與理論值312mA進行(xing)比(bi)對，對測量進行(xing)驗證。
驗(yan)證完(wan)成之后，將U2的IO管(guan)腳置為(wei)低電平，Q2截(jie)止，測(ce)試線圈(quan)回路斷(duan)開。此時可進行正常測(ce)量(liang)。另(ling)外在線圈(quan)兩端(duan)跨(kua)接TVS管(guan)，當原邊電流發生(sheng)瞬變時，測(ce)試線圈(quan)耦合(he)產生(sheng)的能量(liang)通過TVS管(guan)釋放。
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