：CTSR系列簡(jiǎn)介

CTSR系列是LEM 在2011年發(fā)布的款用于漏電流的傳感器,，該系列傳感器基于Fluxgate原理,，目前可實(shí)現(xiàn)對(duì)300ma，600ma,，1A漏電流的,，可應(yīng)用于光伏，電力等需要漏電流的行業(yè)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)候,，將承載漏電流的接地線通過(guò)傳感器中間的圓孔,，通過(guò)測(cè)量傳感器的輸出推算出漏電流值。

由于漏電流涉及到因素,，因此不但要測(cè)量的,，同時(shí)也要器件本身是否正常?；谶@個(gè)原因,，LEM在該系列產(chǎn)品上增加了器件的自我的功能。目前該功能是市場(chǎng)上大部分同類產(chǎn)品所不具備的,，本文即闡述這功能的具體用法,。

自檢的實(shí)現(xiàn)有2個(gè)別，簡(jiǎn)單的自檢是對(duì)傳感器內(nèi)部ASIC的,，而完善的自檢則是對(duì)整個(gè)傳感器輸出測(cè)試電流,，進(jìn)而漏電流傳感器的方式。

二：簡(jiǎn)單自檢功能用法

CTSR系列的副邊共有4個(gè)管腳,，分別是VCC（電源）,，0v（地），Ref（參考腳）,，Out（輸出腳）,。

自檢功能是配合使用Ref和Out兩個(gè)管腳來(lái)完成的：

先，需要將Ref拉低至0v到1v范圍內(nèi)的低電平并持續(xù)至少30ms,，此時(shí)傳感器進(jìn)入自檢模式,；

然后，對(duì)Out管腳的輸出電平Vout進(jìn)行,，如果在表1所述范圍,，說(shuō)明傳感器正常，否則說(shuō)明該傳感器已經(jīng)失效,；

表1 自檢模式下的Vout輸出范圍：

注：Vref是參考腳Ref此時(shí)的輸入值

將Ref管腳的低電平釋放后40us,，傳感器結(jié)束自檢模式，然后進(jìn)入持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)約110ms的去磁模式,，去磁結(jié)束之后才進(jìn)入正常測(cè)量模式,。整個(gè)時(shí)序詳見(jiàn)下圖：

三：簡(jiǎn)單自檢功能的實(shí)際使用

在實(shí)際應(yīng)用中，由于傳感器的Ref和Out可能會(huì)傳輸比較長(zhǎng)的距離,，因此可能引入共模干擾，為了減少共模干擾以及溫漂的影響,，通常會(huì)將Ref與Out接成差分輸入的方式,。本文采用了TI公司的ADS1000作為AD轉(zhuǎn)換器，該器件內(nèi)置有PGA環(huán)節(jié)，可對(duì)差分輸入量放大之后再進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,。

當(dāng)CTSR的Ref用于輸出模式時(shí),，Vout的輸出范圍可達(dá)2.5v±2v，因此如果需要得到整個(gè)測(cè)量范圍的值,，需設(shè)置PGA=1,。

實(shí)現(xiàn)自檢模式時(shí)，將微器的IO口置為電平,，經(jīng)U3跟隨之后驅(qū)動(dòng)Q1,，此時(shí)Q1導(dǎo)通，由傳感器內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)經(jīng)過(guò)內(nèi)部的500ohm電阻給Q1灌電流,，將Ref拉低,，當(dāng)這過(guò)程持續(xù)過(guò)30ms，傳感器開(kāi)始自檢,，此時(shí)將AD采集得到的數(shù)據(jù)與表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),。由于U1將Ref和Out接成差分模式，因此應(yīng)該是將AD值與Vout和Vref的差值進(jìn)行對(duì)比,。

例如采用CTSR 0.3-P時(shí),，如果發(fā)現(xiàn)AD采集值在[0.7，1.7v]的范圍,，則表明傳感器自檢成功,，否則失敗。

自檢結(jié)束之后,，將微器的IO口置為低電平,，此時(shí)Q1截止，Vref輸出2.5v基準(zhǔn)電壓,，40us后傳感器進(jìn)入去磁模式,，去磁過(guò)程將持續(xù)110ms，之后傳感器進(jìn)入測(cè)量模式,。

如CTSR 0.3-P在測(cè)量300ma時(shí),，U1的輸入差值為Vout-Vref=0.3*4=1.2v,ADS1000的理論輸出CODE為：2048*1*1.2/5=492。

四：自檢功能用法

在CTSR系列中,，只有幾個(gè)特定型號(hào)的產(chǎn)品具有自檢功能,，這些產(chǎn)品的內(nèi)部均帶有線圈。截至發(fā)稿為止有下面幾個(gè)型號(hào)：

線圈在傳感器內(nèi)的補(bǔ)償線圈上繞20匝,，這樣就可以模擬原邊電流進(jìn)行,。因此輸出與測(cè)試電流的關(guān)系為：Vout-Vref=Gth*It（測(cè)試電流）*20

根據(jù)IEC 62109-2中4.4.4.15.1和4.8.3.5規(guī)定，每次光伏逆變器在重啟時(shí),，需利用漏電流傳感器的線圈驗(yàn)證傳感器的,。此時(shí)可以利用恒流源給線圈注入測(cè)試電流,。在測(cè)試結(jié)束之后，應(yīng)該斷開(kāi)測(cè)試線圈回路,，以免對(duì)正常測(cè)量形成干擾,。此時(shí)，由于互感原理的作用,，當(dāng)原邊電流發(fā)生瞬間變化時(shí),，開(kāi)路的測(cè)試線圈兩端可能會(huì)產(chǎn)生壓，因此電路中應(yīng)該增加相關(guān)保護(hù)器件,。

下圖是這功能的個(gè)測(cè)試示例,，由TL431（U3）構(gòu)建恒流源為線圈提供測(cè)試電流。當(dāng)U2的IO管腳置為電平時(shí),，Q2將恒流源接通,，注入測(cè)試線圈的電流為 2.5v/R2=2.5v/160=15.6mA,相當(dāng)于給原邊通入15.6*20=312mA的電流。此時(shí)通過(guò)讀取AD值與理論值312mA進(jìn)行比對(duì),，對(duì)測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證,。

驗(yàn)證完成之后，將U2的IO管腳置為低電平,，Q2截止,，測(cè)試線圈回路斷開(kāi)。此時(shí)可進(jìn)行正常測(cè)量,。另外在線圈兩端跨接TVS管,，當(dāng)原邊電流發(fā)生瞬變時(shí)，測(cè)試線圈耦合產(chǎn)生的能量通過(guò)TVS管釋放,。