Anwendungshinweise für das Stromsensor

Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
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Einleitung
Das patentierte VAC - Prinzip des Kompensationssensors mit magnetischer Sonde als Nullfelddetektor zeichnet sich durch höchste Präzision der
Stromerfassung aus. Die Elektronik der neuen VAC – Standardtypen ist nahezu vollständig in dem ebenfalls neuen, gemeinsam mit einem führenden IC –
Hersteller entwickelten IC „DRV401“ konzentriert. Informationen hierzu finden sich in der Firmenschrift „Neue aktive Stromsensoren für höchste Genauigkeit“
oder auf der VAC Website www.vacuumschmelze.de.
Der IC DRV401 ist auch gesondert erhältlich. Siehe http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/drv401.html . Er wird gemeinsam mit passiven VAC
Stromsensormodulen betrieben. Die Elektronik befindet sich in diesem Fall also außerhalb des Sensormoduls.
Mit Hilfe des DRV401 können VAC-Stromsensoren bei einer unipolaren 5V-Versorgungsspannung bipolare Ströme messen. Der DRV401 beinhaltet die
komplette Ansteuerung der Magnetfeldsonde, den Regelverstärker mit Stromtreiber für den Kompensationsstrom und einen hochgenauen nahezu offsetfreien
Differenzverstärker mit Rail to Rail - Ausgangsstufe. Wahlweise kann eine präzise, driftarme interne 2,5V-Referenzspannung oder eine beliebige extern
angelegte Referenzspannung verwendet werden.
Zusätzlich sind noch eine Überstromerkennung und eine Fehlerüberwachung mit Open Drain - Ausgang integriert. Für eine weitere Minimierung des ohnehin
niedrigen Offsets kann ein Abmagnetisierungszyklus gestartet werden.
Eigenschaften
• sehr gute Meßgenauigkeit, minimaler DC –
Offset mit sehr kleiner Hysterese
• vernachlässigbare Störsigale, wie Rauschen
oder periodische Störungen, am Ausgang
• sehr geringe Temperaturabhängigkeit und
Langzeitdrift der Ausgangsgröße
• geringe Anstiegszeit, weiter Frequenzbereich
Typische Anwendungen
• wahlweise präzise interne Referenzspannung oder
externe Referenz
• Abmagnetisierung
• Error-Erkennung
• Überstromerkennung
• kompakte Bauform
• kostengünstiger Aufbau
•
•
•
•
•
Frequenzumrichter
unterbrechungsfreie Stromversorungen
Schweißinverter
Schaltnetzteile
Photovoltaik
Verschaltung des VAC Stromsensors mit dem IC DRV401 für 5V Versorgungsspannung:
Abb. © Texas Instruments
DRV 401
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Typenreihe passiver VAC Stromsensoren zum Betrieb mit dem IC DRV401
Siehe auch VAC Website www.vacuumschmelze.de
Sachnummer
KN
IPN*
ÎPmax*
mit RM
Primärleiter
Demoboard
Weitere Daten
T60404-M4645-X600
1…3:2000
25A
±85A
12,5Ω
3 Strombügel à 1mm
S. 5-6
S. 15
T60404-M4645-X400
1…3:2000
25A
±85A
12,5Ω
3 Strombügel à 1mm
S. 5-6
S. 13
T60404-M4645-X010
1…6:1000
40A
±55A
3,91Ω
6 Strombügel à 1mm
-
S. 7
T60404-M4645-X211
1…5:1000
50A
±150A
1,25Ω
5 Strombügel à 1mm
-
S. 12
T60404-M4645-X030
1…4:1000
100A
±125A
1,56Ω
4 Strombügel à 1,9mm
S. 5-6
S. 8
T60404-M4645-X410
1…3:1000
100A
±175A
1,56Ω
3 Strombügel à 1,5mm
S. 5-6
S. 14
T60404-M4645-X060
1:1000
100A
±160A
1,56Ω
Innenloch 11x26 mm
S. 5-6
S. 9
T60404-M4645-X100
1:1000
100A
±200A
1,56Ω
Innenloch 8,5x12,5 mm
S. 5-6
S. 11
T60404-M4645-X080
1:2000
200A
±300A
1,56Ω
Innenloch 13x30 mm
S. 5-6
S. 10
(*) vorläufige Werte
Dimensionierungshinweise
Leitertplattenlayout
•
•
•
•
Bei der Erstellung des Layouts ist zu berücksichtigen, daß die Leiterbahnen zwischen den Eingängen des Differenzverstärkers IA IN1 und IAIN2 und
dem Messwiderstand RM = R1 // R2 stromlos (Kompensationsstrom) sein müssen. Ansonsten würde der Leiterbahnwiderstand Bestandteil des
Meßwiderstandes sein und damit zur Meßgenauigkeit beitragen. Mit R 2 kann R1 auf einen genauen Wert abgeglichen werden.
Bei der Erstellung des Layouts sollten die Leiterbahnen IS1→S1 und IS2→S2 bzw Icomp1→K1 und Icomp2→K2 jeweils untereinander eng geführt
werden, aber zwischen beiden Paaren sollte ein Abstand von einigen Millimetern eingehalten oder eine stromlose Masseleitung geführt werden.
Dadurch wird der Offsetripple klein gehalten.
Die Blockkondensatoren C1 und C2 (je 100nF) sollten dicht am IC plaziert sein.
Bei der Gestaltung der Lötaugen für den Stromsensor ist darauf zu achten, dass die benötigten Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden. In
seltenen Fällen kann zur Verlängerung der Kriechstrecke ein Schlitz in der Leiterplatte zwischen Primär- und Seklundärstiften notwendig sein.
Der IC DRV401 ist je nach benötigtem Pinabstand in Bauform QFN-20 (5mm * 5mm) und in SO-20 erhältlich.
Messwiderstand RM = R1 // R2
Der Messbereich wird durch zwei Effekte begrenzt:
•
Die minimale Versorgungsspannung VDD und die Summe der Widerstände Ri(H-Bridge Driver) + RCu(Compensation Coil) + R1//R2 limitieren den
maximalen Kompensationsstrom Icomp für Ströme von DC bis ca. 10kHz. Dabei ist zu beachten, dass der Kupferwiderstand R Cu(Compensation Coil)
temperaturabhängig ist, und deshalb immer für die höchste Anwendungstemperatur eingesetzt werden muss. Höherfrequente Ströme werden
transformatorisch übertragen und z.B. zur Kurzschlusserfassung genutzt.
•
Die minimale Versorgungsspannung VDD vermindert um die Sättigungsspannung des Ausgangs Vout, bezogen auf die maximale Referenzspannung,
limitiert den Ausgangsspannungshub des Differenzverstärkers und damit den messbaren Primärstrom î P:
îP * KN * RM *4 = Vout – Vref(max) = VDD(min) – 70mV – Vref(max)
Bei der Berechnung des passenden Messwiderstands RM = R1//R2 muss der Verstärkungsfaktor v=4 des Differenzverstärkers mit berücksichtigt werden. R 2
dient dabei nur als Abgleichwiderstand von R1. Soll z.B. die Ausgangsspannung bei Nennstrom 625mV betragen, dann wird RM wie folgt berechnet:
RM = 625mV / (4 * IN)
Ohne die Schutzdioden D1 und D2 darf im Störfall die Spannung am Messwiderstand 10V nicht übersteigen:
V(RM) = îP * KN * RM < 10V
Damit ergibt sich der maximal zulässige Spitzenstrom (primär) ohne Schutzdioden D1 und D2:
îP < 10V / (KN * RM)
Mit den Schutzdioden D1 und D2 wird der erlaubte Spitzenstrom nur durch die Stromtragfähigkeit der Dioden begrenzt.
Bei der Wahl des Messwiderstandes muss berücksichtigt werden, dass die Widerstandstoleranz und die Temperaturdrift die Messgenauigkeit des Stromsensors
und dessen Temperaturdrift beeinflussen.
Referenzspannungsausgang REFOUT und Eingang REFIN
Wahlweise können die interne Referenz REFOUT oder eine externe Referenz verwendet werden. Bei Nutzung einer externen Referenz darf REF OUT nicht mit
REFIN verbunden sein.
Es wird empfohlen die Differenzspannung Vout gegen die am Eingang REF IN angeschlossene Referenz auszuwerten, weil nur so die niedrigen Offsetwerte des
Stromsensors genutzt werden können.
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Logischer Eingang GAIN
Bei 5V-Anwendungen muss GAIN immer auf low gelegt werden.
Wird GAIN auf high gelegt, wird die Verstärkung des internen Regelkreises um -8dB gesenkt. Dies ist für bestimmte Stromsensoren bei Verwendung einer
±15V-Endstufe empfehlenswert. Weitere Informationen dazu sind bei VAC erhältlich.
Logischer Eingang CCdiag
Mittels dieses Eingangs (Compensation Current diagnostic enable) läßt sich entscheiden, ob das ERROR – Merkmal „Kompensationswicklung unterbrochen“
erkannt wird. Wenn er auf high liegt, so wird eine unterbrochene Wicklung erkannt. Wird CCdiag hingegen auf low gesetzt, so ist die Erkennung abgeschaltet.
Wird der Eingang nicht angeschlossen, so wird er intern auf high gesetzt.
Das ERROR -Merkmal „Kompensationswicklung unterbrochen“ wird aktiviert, wenn bei maximaler Aussteuerung der Treiberausgänge I COMP1 und ICOMP2 ein
Strom von weniger als 65mA fließt. In einigen Fällen kann es jedoch dazu kommen, dass dieser Strom trotz normaler Funktion der Kompensationswicklung nicht
erreicht wird. Dies ist in der Regel der Fall, wenn die Summe aus dem Widerstand der Kompensationswicklung (Ri, bei höchster Anwendungstemperatur) und
dem Messwiderstand RM größer als 73 Ohm ist (Ri(Sensor,Tmax) + RM > 73Ω). In diesen Fällen muss CCdiag abgeschaltet werden, indem CCdiag auf low
gesetzt wird.
Bei 5 V Anwendungen mit Ri(Sensor,Tmax) + RM <73 Ohm sollte CCdiag immer auf high gesetzt werden.
Bei Anwendungen mit externer Treiberstufe (z.B. + 15 V – Anwendungen), sollte CCdiag immer auf low gesetzt werden, da eine Unterbrechung der
Kompensationsspule in diesen Fällen ohnehin nicht erkannt werden kann.
Logischer Eingang DEMAG
Der gemessene Offset wird häufig durch Restmagnetisierung des Kompensationskerns erhöht. Dieser Anteil kann durch einen Abmagnetisierungszyklus auf ca.
10% des Hysteresestroms I0H reduziert werden (z. B. von primärseitig maximal ±0,1A auf ±0,01A).
Der Eingang DEMAG muss folgendermaßen beschaltet werden:
•
Zur Deaktivierung der Abmagnetisierung wird der Eingang auf Ground gelegt.
•
Wenn der Demag-Eingang auf VC gelegt wird, wird der Sensor beim Einschalten der Versorgungsspannung (Startschwelle = 4V) durch einen ca.
120ms langen Wechselspannungszyklus zwischen den Ausgängen I COMP1 und ICOMP2 abmagnetisiert und wechselt anschließend direkt in den
Sensorbetrieb. RCu(Compensation Coil) + R1//R2 limitieren den maximalen Abmagnetisierungsstrom Icomp. Um eine Resthysterese von weniger als
ca. 10% des Hysteresestroms I0H zu erreichen, sollte R1//R2 nicht größer als 100Ω sein. Höhere Widerstände können zu einer höheren
Resthysterese führen.
•
Durch Umschalten des DEMAG -Eingangs von 0V auf VC im Sensorbetrieb startet der Abmagnetisierungszyklus sofort.
•
Durch Umschalten des DEMAG -Eingangs von VC auf 0V bricht der Abmagnetisierungszyklus sofort ab und schaltet nach ca. 3 ms die
Stromsensorfunktion wieder ein.
Der Abmagnetisierungzyklus wird durch ein „low“ am logischen Ausgang ERROR angezeigt. Näheres siehe dort.
6
200
4
100
I(K1) [mA]
V(K1) [V]
Typische Zeitverläufe des DRV401 mit Stromsensor M4645-X030 während der Abmagnetisierung (RM = 10 Ω)
Spannungsverlauf an Pin K1 (Pin K2: hierzu invertiert) Kompensationsstrom gemessen in Leitung K1
2
0
-2
0
-100
-200
0
50
100
t [m s]150
0
50
100 t [m s]
150
Optionale weitere Minimierung des Offsets
Um den sehr geringen Offset des Stromsensors optimal zu nutzen, können folgende Maßnahmen ergriffen werden.
•
Die Ausgangsspannung Vout sollte gegen Referenzspannung und nicht gegen Masse ausgewertet werden. Damit entfällt der zusätzliche Offset, der
durch die Abweichung der Referenzspannung vom Sollwert entsteht.
•
Der Widerstand R5 sollte ergänzt werden, um die Gleichtaktspannungsunterdrückung des Differenzverstärkers zu erhalten. R5 soll den 4fachen Wert
von R1//R2 haben.
•
Einschalten des Abmagnetisierungszyklusses (s. logischer Eingang DEMAG)
•
Beschaltung des Ausganges PWM, wie im Folgenden beschrieben
Beschaltung des Ausgang PWM zur Offsetripple-Reduzierung mit dem Netzwerk R3, C3, R4 und C4
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung eingeprägt und als Offsetripple
dem Kompensationsstrom Icomp überlagert. Durch die Beschaltung des Ausgangs PWM mit dem Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom addiert und
so der Offsetripple deutlich reduziert werden. Die benötigten Werte sind vom Stromsensortyp abhängig. Empfohlende Werte finden sich ab S. 7 bei den Daten
zu den einzelnen Stromsensoren.
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Typischer Offsetripple an Vout mit dem DRV401 und M4645-X030 bei einem Messwiderstand von RM = 10Ω
1mV an Vout entspricht bei einer Primärwindung (N 1 = 1) und einem Messwiderstand von RM = 10Ω einem Primärstrom von 25mA.
Ohne R3, R4,C3 und C4 und
mit externem einpoligem 100kHz-Filter
mit R3, R4,C3 und C4 und
mit externem einpoligem 100kHz-Filter
2,5
1,25
1,5
0,75
Vout [mV]
15
10
5
0
-5
-10
-15
Vout [mV]
Vout [mV]
Ohne R3, R4,C3 und C4 und
ohne externen Filter
0,5
-0,5
-1,5
-2,5
0
5
10
15 t [µs ] 20
5
15 t [µs] 20
10
0
5
30
20
10
0
-10
-20
-30
t [µs] 10
0
t [µs] 10
5
5
10
15 t [µs ]20
Spannungsverlauf an Pin „PWM“
(PWM: hierzu invertiert)
V(PWM) [V]
I(S1) [mA]
V(S1) [V]
0
-0,75
-1,25
0
Typische Zeitverläufe des DRV401 mit M4645-X030
Spannungsverlauf an Pin „IS1“
Sondenstrom gemessen in Leitung „S1“
6
5
4
3
2
1
0
-1
0,25
-0,25
6
5
4
3
2
1
0
-1
0
5
t [µs] 10
Logischer Ausgang OVER-RANGE (optional)
Der OVER-RANGE - Ausgang ist ein digitaler open drain- Ausgang, der „low“-aktiv ist, d.h. ein Überstrom liegt vor, wenn der Ausgang „low“ ist. Er benötigt einen
Pull Up - Widerstand R6 gegen VC von 1…10kΩ. Nur Überströme, die länger als 3µs ununterbrochen vorhanden sind, werden nach diesen 3µs angezeigt. Das
Signal verschwindet, sobald der Ausgang wieder in den Messbereich zurückkehrt.
Detektiert wird dabei die Übersteuerung der Ausgangstransistoren des Differenzverstärkers. Es wird also keine bestimmte Ausgangsspannung, sondern die
Sättigungsspannung kontrolliert, die wiederum vom externen Abschlusswiderstand des Differenzverstärkers abhängig ist.
Typischer Weise spricht der OVER-RANGE - Ausgang bei VC = 5,0V und Vref = 2,5V und externen Abschlusswiderstand des Differenzverstärkers >10kΩ an,
wenn die Spannung am Messwiderstand V(R1//R2) ≥ 625mV erreicht.
Achtung! Wird R1//R2 klein gegenüber dem Innenwiderstand der Kompensationsspule gewählt, so kann es sein, dass die Treiberausgänge I comp1 und Icomp2
bereits in Sättigung sind, bevor die Spannung am Messwiderstand V(R1//R2) = 625mV erreicht wird. In diesem Fall können nur Überströme erkannt werden,
deren Frequenzanteil größer als 10kHz beträgt, da diese höherfrequenten Ströme transformatorisch übertragen und nicht durch die Sättigung der
Treiberausgänge begrenzt werden.
Beispiel für Strompuls von 500A mit RM = 10 Ω mit Stromsensormodul M4645-X211
600
U[V]
IP[A]
Ip
500
6
5
400
Vdiff(Rm)
4
300
Vout - 2.5V
3
200
2
Overrange
100
1
0
0
-100
-1
0
20
Ip [A]
40
Vout [V]
60
Overrange [V]
80 t[µs]
100
Vdiff(Rm) [V]
Am Meßwiderstand RM fällt durch die transformatorische Übertragung des Stroms Ip kurzzeitig eine deutlich höhere Spannung Vdiff ab, als der Treiber zur
Verfügung stellen könnte.
Die Ausgangsspannung Vout-Vref bleibt dabei jedoch auf ca. 2,4 V begrenzt.
Der Ausgang OVER-RANGE zeigt diese Begrenzung nach 3µs an.
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Logischer Ausgang ERROR (optional)
Der ERROR - Ausgang ist ein digitaler Open Drain- Ausgang, der „low“-aktiv ist; d.h. ein Error-Fall liegt vor, wenn der Ausgang „low“ ist..
Er benötigt einen pull up-Widerstand R7 gegen VC von 1…10kΩ und kann mit anderen Ausgängen (z.B. OVER-RANGE ) über einen gemeinsamen Pull UpWiderstand kombiniert werden.
ERROR ist low unter folgenden Bedingungen:
•
•
•
•
•
•
Beim Einschalten der Versorgungsspannung (VC > 4,0V) und 50µs danach.
Bei Unterspannung VC < 4,0V, die länger als 100µs andauert („brown out time“ und „brown out voltage“):
(sollte die Unterspannung für mehr als 100µs anliegen, so wird der DRV401 nach Überschreiten VC > 4,0V neugestartet)
Während des Abmagnetisierungszyklus
Bei einer Unterbrechung der Sondenwicklung von mindestens ca. 32 µs.
Bei einem Kurzschluss der Sondenwicklung ab ca. 1µs.
Bei einer Unterbrechung der Kompensationswicklung von mindestens ca. 110 µs, wenn „CCdiag“ auf high gesetzt ist.
Demoboards für eigene Untersuchungen im Kundenlabor
Mittels dieser Demoboards kann die Funktionsweise des DRV401 im Zusammenspiel mit Sensormodulen getestet werden.
Die Jumper können dazu genutzt werden die logischen Eingänge „DEMAG“, „GAIN“ und CCDIAG“ ein oder auszuschalten.
Der Jumper „Int Ref“ verbindet die interne Referenz. In diesem Fall darf keine externe Referenz zugeschaltet werden.
Schaltplan der Demoboards:
Stückliste der Demoboards:
C1
C5
D1
IC1
R1
R5
R6
R7
Zusätzliche Messstifte:
100NF 0603 X7R 10% 50V
1NF 0603 10% X7R 50V
BAV99W
DRV401AIRGWR
MMA0204 TK50 10R 1%
MCT0603 39R 1% TK50
MCT0603 2K 1% TK50
MCT0603 2K 1% TK50
Ausgangsspannung:
Überstrom:
PWM-Signal der Sonde:
Errorausgang:
Externer Referenzeingang:
Einstellung des Betriebsmodus über Jumper:
Anschlüsse:
Versorgungsspannung:
Ausgangssignal:
potentialfrei:
massebezogen:
„VOUT“
„Over Range“
;PWM“ und „NPWM“
„Error“
„REF“
„5V“ und „Gnd“
„VOUT“ gegen „Ref“
„VOUT“ gegen „Gnd“
J1
J2
J3
J4
J5
J6
Abmagnetisierung beim Einschalten:
keine Abmagnetisierung beim Einschalten:
Gain = -8dB für externe 15V-Beschaltung:
Gain = 0dB für 5V-Betrieb:
Einschalten der Erkennung der
Unterbrechung der Kompensationswicklung:
Ausschalten der Erkennung der
Unterbrechung der Kompensationswicklung:
„DEMAG“ = „ON“
„DEMAG“ = „OFF“
„Gain“ = „-8dB“
„Gain“ = „0dB“
„CCdiag“ = „ON“
„CCdiag“ = „OFF“
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
Layoutplan der Demoboards.:
Bestückungsplan des Demoboards für die Stromsensoren M4645-X030 oder M4645-X060.
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Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
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Bestückungsplan des Demoboards für die Stromsensoren M4645-X400, M4645-X410 oder M4645-X080.
Bestückungsplan des Demoboards für die Stromsensoren M4645-X600 oder M4645-X100.
Ergänzende Daten zu den passiven VAC Stromsensoren
Auf den kommenden Seiten finden Sie Angaben zu den erreichbaren technischen Eigenschaften bestimmter passiver VAC Stromsensoren im
Betrieb mit dem IC DRV401. Diese Angaben ergänzen die Datenblätter zu diesen Stromsensoren, welche ihre grundsätzlichen Eigenschaften
beschreiben, die Maßzeichungen enthalten, sowie die Endprüfwerte enthalten.
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DRV401 mit VAC-Stromsensoren
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M4645-X010 mit DRV401. Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 3,91 Ω
+/-55
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
I0*)
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
ΔI0ges*)
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
*)
∆I0/∆VC
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
I0T*)
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
0,1
0,025
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,8
0,25
0,05
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
typ.
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
70
60
50
40
30
20
10
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X010 empfohlen:
0
5
10
15
20 RM [Ω]
25
Bei Werten RM < 10,5 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 10,5 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
R3 = 1kΩ
R4 = 3,6 kΩ
C3 = 1nF
C4 = 10 nF
Beschaltungsmöglichkeiten M4645-X010 mit 5V-Elektronik-IC DRV 401 (Werte bei TA = 85°C)
Primär
windungen
N
Primärstrom
effektiv spitze
IPN [A] IP,max [A]
Bürdenstrom
nominal
ISN [mA]
ÜbersetzungsMeßverhältnis
widerstand
KN
RM [Ω]
Beschaltung
15
1
2
40
20
55
27,5
40
40
1:1000
2:1000
3,91
5
16
6
15
5
3,91
16
.
3
13,3
18
40
3:1000
3,91
.
15
5
16
6
5
15
4
10
13,5
40
4:1000
3,91
.
6
.
6,67
9
40
6:1000
3,91
16
6
15
5
16
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
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Seite 9 von 17
M4645-X030 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 1,56 Ω
+/-125
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
I0*)
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
ΔI0ges*)
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
*)
∆I0/∆VC
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
I0T*)
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
typ.
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
0,12
0,03
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,8
0,25
0,05
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
160
140
120
100
80
60
40
20
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X030 empfohlen:
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 4,5 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 4,5 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
R3 = 1kΩ
R4 = 5,1 kΩ
C3 = 1nF
C4 = 10 nF
Beschaltungsmöglichkeiten M4645-X030 mit 5V-Elektronik-IC DRV 401 (Werte bei TA = 85°C)
Primär
windungen
N
Primärstrom
effektiv spitze
IPN [A] IP,max [A]
Bürdenstrom
nominal
ISN [mA]
ÜbersetzungsMeßverhältnis
widerstand
KN
RM [Ω]
Beschaltung
5
1
100
125
100
1:1000
1,56
>
6
2
50
62,5
100
2:1000
1,56
5
>
6
.
3
30
42
90
3:1000
1,56
.
4
25
31
100
4:1000
1,56
11
12
>
12
5
11
6
5
12
11
6
12
>
>
>
11
>
>
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
Seite 10 von 17
M4645-X060 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 1,56 Ω
+/-160
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
*)
I0
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
*)
ΔI0ges
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
∆I0/∆VC*)
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
*)
I0T
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
ioss*)**)
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
0,1
0,02
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,7
0,2
0,04
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
typ.
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 3,5 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 3,5 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X060 empfohlen:
R3 = 1kΩ
R4 = 3,9 kΩ
C3 = 1nF
C4 = 10 nF
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
Seite 11 von 17
M4645-X080 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 1,56 Ω
+/-300
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
I0*)
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
ΔI0ges*)
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
*)
∆I0/∆VC
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
I0T*)
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
typ.
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
t.b.d.
t.b.d.
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
350
300
250
200
150
100
50
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X080 empfohlen:
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 3,8 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 3,8 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
R3 = t.b.d. kΩ
R4 = t.b.d. kΩ
C3 = t.b.d. nF
C4 = t.b.d. nF
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
Seite 12 von 17
M4645-X100 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 1,56 Ω
+/-200
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
I0*)
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
ΔI0ges*)
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
*)
∆I0/∆VC
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
I0T*)
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
typ.
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
t.b.d.
t.b.d.
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
300
250
200
150
100
50
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X100 empfohlen:
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 2,5 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 2,5 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
R3 = t.b.d. kΩ
R4 = t.b.d. kΩ
C3 = t.b.d. nF
C4 = t.b.d. nF
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
Seite 13 von 17
M4645-X211 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 1,25 Ω
+/-150
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
I0*)
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
ΔI0ges*)
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
*)
∆I0/∆VC
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
I0T*)
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
1
0,3
0,07
0,15
0,04
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
typ.
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 3,2 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 3,2 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X211empfohlen:
R3 = 1kΩ
R4 = 2,2 kΩ
C3 = 1nF
C4 = 10 nF
Beschaltungsmöglichkeiten M4645-X211 mit 5V-Elektronik-IC DRV 401 (Werte bei TA = 85°C)
Anz. Primär
Primärstrom
windungen effektiv spitze
N
IPN [A] IP,max [A]
1
2
50
25
150
75
Bürdenstrom
nominal
ISN [mA]
50
50
ÜbersetzungsMeßverhältnis
widerstand
KN
RM [Ω]
1:1000
2:1000
1,25
1,25
.
3
16
50
48
3:1000
1,25
Beschaltung
9
14
5
10
9
14
5
9
14
5
10
9
14
5
10
9
14
10
5
9
14
10
>
>
.
4
12,5
37
50
4:1000
1,25
.
5
10
30
50
5:1000
1,25
.
5
5
30
25
5:1000
1,25
.
5
>
>
>
>
>.
>
.
.
>.
>
.
.
>.
>
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
Seite 14 von 17
M4645-X400 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 12,5 Ω
+/-85
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
I0*)
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
ΔI0ges*)
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
*)
∆I0/∆VC
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
I0T*)
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
typ.
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
120
100
80
60
40
20
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 12 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 12 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X400empfohlen:
R3 = t.b.d. kΩ
R4 = t.b.d. kΩ
C3 = t.b.d. nF
C4 = t.b.d. nF
Beschaltungsmöglichkeiten M4645-X400 mit 5V-Elektronik-IC DRV 401 (Werte bei TA = 85°C)
Anz. Primär
Primärstrom
windungen effektiv spitze
N
IPN [A] IP,max [A]
Bürdenstrom
nominal
ISN [mA]
ÜbersetzungsMeßverhältnis
widerstand
KN
RM [Ω]
.
1
25
±85
25
1:2000
12,5
Beschaltung
>
.
2
12
±42
24
2:2000
12,5
.
3
.
8
±28
24
3:2000
12,5
>
>
3
1
4
6
1
3
>
4
6
3
1
4
6
.
.
.
>
>
.
.
.
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
Seite 15 von 17
M4645-X410 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 1,56 Ω
+/-175
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
*)
I0
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
*)
ΔI0ges
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
∆I0/∆VC*)
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
*)
I0T
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
ioss*)**)
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
typ.
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 3,2 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 3,2 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X410empfohlen:
R3 = t.b.d. kΩ
R4 = t.b.d. kΩ
C3 = t.b.d. nF
C4 = t.b.d. nF
Beschaltungsmöglichkeiten M4645-X410 mit 5V-Elektronik-IC DRV 401 (Werte bei TA = 85°C)
Anz. Primär
Primärstrom
windungen effektiv spitze
N
IPN [A] IP,max [A]
Bürdenstrom
nominal
ISN [mA]
ÜbersetzungsMeßverhältnis
widerstand
KN
RM [Ω]
.
1
100
±175
50
1:2000
1,56
Beschaltung
>
.
2
40
±85
20
2:2000
1,56
.
3
.
30
±58
15
3:2000
1,56
>
>
3
1
4
6
1
3
>
4
6
3
1
4
6
.
.
.
>
>
.
.
.
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
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M4645-X600 mit DRV401 Alle Angaben sind vorläufig.
Ergänzende Daten
(Werte wurden durch Typprüfung ermittelt)
min.
IP,max
Maximaler Messbereich @ RM = 12,5 Ω
+/-85
X
Genauigkeit @ IPN, TA = 25°C, ohne RM
XTi
Temperaturdrift von X @ TA= -40 ... +85°C, ohne RM
εL
Linearität
*)
I0
Offsetstrom @ IP=0, TA = 25°C
*)
ΔI0ges
Summe aller Offsetdriften beinhaltend:
∆I0/∆VC*)
Versorgungsspannungsdurchgriff auf I0
*)
I0t
Langzeitdrift von I0 @ IP=0, TA = 25°C
*)
I0T
Temperaturdrift von I0 @ IP=0, TA = -40...+85°C
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 1 MHz- Filter)
*)**)
ioss
Offsetripple (mit einpoligem 100 kHz- Filter)
ioss*)**)
Offsetripple (mit einpoligem 20 kHz- Filter)
*)
typ.
max.
0,5
0,1
0,2
0,1
0,1
0,03
0,04
0,04
0,02
0,02
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
t.b.d.
Einheit
A
%
%
%
mA
mA
mA/V
mA
mA
mA
mA
mA
Beim Offset am Ausgang Vout muss zusätzlich noch der deutlich geringere Offsetanteil des Differenzverstärkers berücksichtigt werden:
Vout – Vref (IP =0)
**)
< 4 * RM * (I0 + ΔI0ges) ±0,1mV ±1µV/°C
Offset + Offsetdrift am Ausgang Vout
Ohne Offsetripple-Reduzierung durch R3/C3-R4/C4.
Grenzwertkurve des messbaren Stromes ÎP(RM)
mit 5V-Elektronik-IC DRV 401bei Bauteiltemperatur ≤ 100 °C
Ip(Vc = 5V, Vref = 2.5V)
NP* îP [A]
worst case: Ip(Vc = 4.75V, Vref = 2.525V)
160
140
120
100
80
60
40
20
Dimensionierung der Offsetripple-Reduzierung (optional):
0
0
5
10
15
20 RM [Ω] 25
Bei Werten RM < 9 Ω wird der Messbereich durch die maximale
Treiberspannung (zwischen den Ausgängen „Icomp1“ und „Icomp2“) für den
Kompensationsstrom begrenzt. Kurzzeitig jedoch werden höhere
Ströme durch transformatorische Übertragung abgebildet (z.B. im
Kurzschlußfall). Bei RM > 9 Ω wird der Messbereich immer durch die
maximal mögliche Signalspannung am Ausgang Vout begrenzt.
Durch induktive Kopplung wird der Sondenstrom IS2 mit einer
Sondenfrequenz von 300…600 kHz in die Kompensationswicklung
eingeprägt und als Offsetripple dem Kompensationsstrom Icomp
überlagert. Durch das Netzwerk R3/C3-R4/C4 kann ein inverser Strom
addiert werden und so den Offsetripple deutlich reduzieren. Folgende
Werte werden beim M4645-X600 empfohlen:
R3 = t.b.d. kΩ
R4 = t.b.d. kΩ
C3 = t.b.d. nF
C4 = t.b.d. nF
Beschaltungsmöglichkeiten M4645-X600 mit 5V-Elektronik-IC DRV 401 (Werte bei TA = 85°C)
Anz. Primär
Primärstrom
windungen effektiv spitze
N
IPN [A] IP,max [A]
Bürdenstrom
nominal
ISN [mA]
ÜbersetzungsMeßverhältnis
widerstand
KN
RM [Ω]
.
1
25
±85
25
1:2000
12,5
Beschaltung
>
.
2
12
±42
24
2:2000
12,5
.
3
.
8
±28
24
3:2000
12,5
>
>
3
1
4
6
1
3
>
4
6
3
1
4
6
.
.
.
>
>
.
.
.
Anwendungshinweise für das Stromsensor-IC
DRV401 mit VAC-Stromsensoren
9/2006
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Erläuterung einiger in den Datenblättern und in den Tabellen verwendeter Größen (alphabetisch)
I0H:
Nullpunktabweichung nach Übersteuerung mit Gleichstrom des 10-fachen Nennwerts. (RM = RMN)
I0t:
Langzeitdrift von Io nach 100 Temperaturwechseln im Bereich von -40 bis 85 °C.
tr:
Ansprechzeit (beschreibt das dynamische Verhalten im spezifizierten Messbereich), gemessen als
.
Verzögerungszeit bei IP = 0,9 IPN zwischen einem eingespeisten Rechteckstrom und der dazugehörigen
Ausgangsspannung Vout(IP) bzw. Ausgangsstrom Iout(IP).
∆t (IPmax):
Verzögerungszeit (beschreibt das dynamische Verhalten bei schnellem Stromanstieg z.B. bei
Kurzschlussstromerfassung), gemessen zwischen IPmax und der dazugehörigen Ausgangsspannung Vout(IPmax)bei
einem Stromanstieg des Primärstroms von di1/dt ≥ 100 A/µs.
UPD
Bemessungs-Entladungsspannung (in der Anwendung zugelassene wiederkehrende Scheitelspannung, die durch die
Isolation getrennt wird) nachgewiesen mit einer sinusförmigen Spannung Ve
UPD
= √2 * Ve / 1,5
V0:
Nullpunktabweichung von der Nenn-Referenzspannung Vref = 2,5V.
Vo = Vout(0) - 2,5V
V0H:
Nullpunktabweichung von Vo nach Übersteuerung mit Gleichstrom des 10-fachen Nennwerts.
V0t:
Langzeitdrift von Vo nach 100 Temperaturwechseln im Bereich von -40 bis 85 °C.
Vvor
Vorspannung ist der Effektivwert einer sinusförmigen Spannung deren Spitzenwert 1,875 *UPD ergibt, die in der Norm
EN 61800-5-1 zum Nachweis der Teilentladungsprüfung gefordert wird.
Vvor
= 1,875 *UPD / √2
Vsys
Netzspannung:
Vwork
Arbeitsspannung:
Isolierung auftritt
X:
In der Ausgangsprüfung zugelassener Messfehler bei Raumtemperatur, definiert durch
X = 100 ⋅
Xges(IPN):
εL:
Effektivwert der Bemessungsspannung nach EN 61800 -5-1
Spannung nach EN 61800-5-1, die durch Auslegung in einem Stromkreis oder über der
Vout ( I PN ) − Vout (0)
−1
0,625V
% bzw. X = 100 ⋅
ISB
− 1
ISN
Die Summe aller möglichen Fehler im gesamten Temperaturbereich bei der Messung eines Stroms IPN:
X ges = 100 ⋅
Vout (I PN ) − 2,5V
−1 %
0,625V
X ges = 100 ⋅
I S (I P )
−1
K N ⋅ IS
bzw.
X ges = 100 ⋅
Vout (I PN ) − Vref
0,625V
− 1 % bzw.
%
Linearitätsfehler definiert durch
ε L = 100 ⋅
V ( I ) − Vout (0) %
IP
− out P
I PN
Vout ( I PN ) − Vout (0)
bzw.
ε L = 100 ⋅
I
IP
− Sx
I PN
ISN
Diese ergänzenden Angaben zum Datenblatt stellen keine Garantieerklärung nach BGB $443 dar.
%