無損耗DC過流檢測器(04-100)

　　用這樣的配置，使“AC負(fù)載繞組”的自電感范圍從最大值(當(dāng)IDC=0時(shí))到最小值(當(dāng)IDC變換磁路中飽和區(qū)域的工作點(diǎn)時(shí))。因此，飽和電抗器或磁放大器相當(dāng)于1個(gè)DC電流一自電感轉(zhuǎn)換器。

　　兩個(gè)AC負(fù)載繞組串聯(lián)連接，所以，磁通是在磁芯的圈線的同方向和在中心引線的相反方向流。因此，這兩個(gè)磁通量在中心引線中抵消。抑制反向變壓器作用。所以飽和電抗器是單向的。

　　假定對(duì)于典型鐵氧體材料，達(dá)到飽和(HMAX)所需的磁動(dòng)力是200A/m，則可以確定E磁芯的大小。若最大所感測的DC電流是IDCMAX，根據(jù)安培定理可得到磁芯有效長度：

　Le=(nDC×IDCMAX)/HMAX           (1)

　　我們的目的是檢測1~10ADC電流。對(duì)于IDCMAX=10A，從方程(1)可得Le=50mm。

　　“飽和電抗器”只實(shí)現(xiàn)DC電流到自電感轉(zhuǎn)換，其他數(shù)字處理需要數(shù)字變換所希望的DC電流。用兩步處理做此工作：

　　·自電感變量變換為頻率偏移。

　　·用數(shù)字相位/頻率比較器對(duì)頻率偏移和參考頻率進(jìn)行比較產(chǎn)生所希望的數(shù)字形式的“過流”信息。

　　為了實(shí)現(xiàn)第1步處理，飽和電抗器的AC負(fù)載繞組構(gòu)成Colpitts振蕩器的自電感。在圖1中，Colpitts振蕩器是由1個(gè)非緩沖CMOS反向器(IC11)和有關(guān)振蕩回路(2個(gè)22nF反饋電容器，AC負(fù)載繞組線圈)組成。用這種配置，輸出頻率由下式給出：

　　對(duì)于0~10ADC電流，AC負(fù)載繞組的自電感變化為2.3~0.75mH，所產(chǎn)生的振蕩頻率范圍為31~55KHz。

　　為了實(shí)現(xiàn)處理的第2步，用CMOS PLL(IC2)數(shù)字相位/頻率比較器對(duì)Colpitts振蕩器頻率與參考頻率進(jìn)行比較。參考頻率是由CD4046B的內(nèi)部VCO產(chǎn)生的。用電位器T(4.7KΩ)可以調(diào)節(jié)參考頻率在31和56KHz之間。根據(jù)調(diào)節(jié)器設(shè)置，當(dāng)所監(jiān)控的DC電流(IDC)超過限制1~10A時(shí)，數(shù)字相位/頻率比較器輸出(過流輸出)變高態(tài)。■(峰)