一种新型电流隔离检测设计方案

　　1 引言 

　　近几年来，随着电力电子技术的飞速发展和集成控制电路的大量使用，快速、准确和安全地检测系统中各个电参数显得尤为重要。主电路电流的检测和保护电路是影响系统可靠、稳定运行的关键之一。一般主电路电参数的检测电路需满足如下两方面的要求，①高精度和高线性度；②具有电气隔离功能。

　　目前，市场上有许多电流隔离传感器供用户使用，如隔离放大器TPS5904、电流霍尔传感器等。霍尔传感器有性能高、可靠性好、测量精确的优点，因此应用范围比较广，但是价格相对较贵。IR公司推出的IR2175线性电流传感器，可以精确地检测电流信号，隔离效果好，价格又便宜。本文采用IR2175来实现主电路中电流检测和过流保护功能的设计。

　　2 IR2175简介

　　线性电流传感器IR2175包括电流检测和保护电路，可通过串联在主电路中的检流电阻对回路电流进行实时采样，不需要A／D转换芯片就能自动将输入模拟信号转换成数字PWM信号输出，其频率典型值为130kHz，可以直接与处理器相连。同传统的霍尔电流传感器相比，IR2175具有温漂低、数字PWM输出、接口电路简单、无需线性隔离光耦及A／D转换器、8脚PDIP或SOIC封装等优点。

　　Ir2175的外形见图1，其引脚定义如下，其中，高压端与主电路相连，低压端与控制电路相连。

　　IR2175的推荐工作参数如表1所列：

　　IR2175的输入信号是回路中检流电阻上的压降信号。IR2175的输出信号是频率为130kHz、占空比随电流大小变化的PWM信号。输出占空比范围为9％～91％；当检流电阻上的压降为0时，输出信号的占空比为50％；当输入电压的变化范围为-260mV～+260mV时，对应于输出电压的变化范围为9％～91％。当检流电阻上的压降大于260mV时，输出信号的占空比保持最大值91％；输入小于-260mV时，输出占空比保持最小值9％。因此，当检流电阻上的压降超过-260mV～+260mV时，输出信号就不能反映电流的变化了，此时，在IR2175的OC端将输出一个典型宽度为2μs、低电平有效的过流信号。PO是开漏的PWM输出脚，由于输出的是数字信号，因此很容易和工作电压为3.3V～15V的控制电路进行连接，使用时需要在PO端接一个上拉电阻。

　　IR2175的主要特点如下：

　　(1)具有宽度为2μs的过电流关断信号输出，可以直接与微处理器或数字信号处理器进行连接；

　　(2)IR2175采用PWM数字信号输出，并且可以采用自举电源取代专用辅助电源，从而可以有效减小器件尺寸，减少元件数目；

　　(3)隔离耐压较高，可以直接与600V电压的主电路连接。

　　(4)频带较宽，当输入在100mV之内时，带宽典型值为15kHz。