無損耗DC過流檢測器(04-100)

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

　　兩個AC負載繞組串聯連接，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。

　　假定對于典型鐵氧體材料，達到飽和(HMAX)所需的磁動力是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。對于IDCMAX=10A，從方程(1)可得Le=50mm。

　　“飽和電抗器”只實現DC電流到自電感轉換，其他數字處理需要數字變換所希望的DC電流。用兩步處理做此工作：

　　·自電感變量變換為頻率偏移。

　　·用數字相位/頻率比較器對頻率偏移和參考頻率進行比較產生所希望的數字形式的“過流”信息。

　　為了實現第1步處理，飽和電抗器的AC負載繞組構成Colpitts振蕩器的自電感。在圖1中，Colpitts振蕩器是由1個非緩沖CMOS反向器(IC11)和有關振蕩回路(2個22nF反饋電容器，AC負載繞組線圈)組成。用這種配置，輸出頻率由下式給出：

　　對于0~10ADC電流，AC負載繞組的自電感變化為2.3~0.75mH，所產生的振蕩頻率范圍為31~55KHz。

　　為了實現處理的第2步，用CMOS PLL(IC2)數字相位/頻率比較器對Colpitts振蕩器頻率與參考頻率進行比較。參考頻率是由CD4046B的內部VCO產生的。用電位器T(4.7KΩ)可以調節參考頻率在31和56KHz之間。根據調節器設置，當所監控的DC電流(IDC)超過限制1~10A時，數字相位/頻率比較器輸出(過流輸出)變高態。■(峰)