基于CSM020B和LM324的过流报警装置设计

作者：时间：2012-03-30来源：网络收藏

由图2看出，正常状态下预热电流由加电瞬间1．6 A缓慢下降，约30 s时即到达稳定状态1．0 A，若速调管突然出现热短路，预热电流会迅速上升至1．5 A。当灯丝电路失控(图1中Rx大于1．3 kΩ时)，预热电流会由加电瞬间1．8 A稍下降，大电流十几秒就会烧断速调管灯丝，预热电流下降并稳定在0．5 A。根据预热电流变化情况，报警电路设计时应考虑：预热电流正常时不报警，在发射阶段(预热电流2．2 A)也不应声音报警。灯丝电路失控导致预热电流过大时直接发出报警音，提醒测试人员立即关闭预热开关，停止测试。在预热过程中由于速调管突然热短路导致预热电流变大时也及时报警(声音与失控时有区别)，告知测试人员立即断电。

3 过流报警电路的主要参数设计
3．1 预热电流采样
鉴于27 V预热电流较大，用常规的串入采样电阻方法，会影响产品供电电压，电路选用基于霍尔效应的CSM020B电流传感器。该传感器采用测量灵敏度高的线绕法(导线缠绕在标准的环形导磁铁芯，匝数越多磁感应强度越强，输出的霍尔电压越大)。霍尔电势UH计算公式：
UH=KHIB
式中：KH为霍尔元件的灵敏度；I为控制电流；B为霍尔元件垂直方向的磁感应强度。27 V正极导线绕在电流传感器上几圈，当有预热电流时电流传感器输出电流，电流通过采样电阻R1转换为电压，调节传感器上电位计RPH可以校准电压和预热电流数值的一致性，见图3。调整绕线匝数和电位计RPH使电流比例系数为2‰，例如电阻R1上电压2V表示预热电流1A。

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3．2 报警电流阈值和延时时间的确定
报警部分可通过电压比较器实现，同相输入端接输入电压信号，反相输入端接与上限设定值对应的参考电压，参考电压可由电位计调节。放大器采用输入阻抗高、漂移较小、共模抑制比高的LM324。在发射机调试时，27 V预热电流正常值始终大于0．9 A，考虑电路干扰影响，电流报警阈值设为0．8 A，即调节RP2使U1B比较器的6脚电压1．6 V。由图2可知，速调管在预热约10 s，电流会下降到1．2 A以下，故选择延时时间为10 s。速调管热短路时预热电流为1．5 A，电流报警阈值设为1．3 A，即调节RP1使U1A比较器的2脚电压2．6V。灯丝电压失控报警电流阈值设为1．6 A，调节RP3使U1C比较器的9脚电压3．2V。
延时电路选择RC串联充放电电路，这样不仅电路设计简单，而且使电路具有在调试完一次产品后，能自动恢复到待命状态的功能(由于设备断电后，电路检测不到电流)。运算放大器U1(LM324)在电源电压8 V下，输出电压7．5 V，与非门U2选用CMOS电路(输入阻抗较高，可以避免影响RC充电电路)，高电平最小输入要求为3．5 V，根据电容充电时间公式：

式中：vc(∞)=7．5 V；vc(0)=0 V；vTH=3．5 V，则t=0．629RC。延时时间为10 s，充电电容C1选为47μF，可计算出充放电回路的电阻R6为340kΩ。