電路描述

該電路設(shè)計(jì)旨在監(jiān)視一個(gè) AC 線路連接負(fù)載中的平均電流，并在該電流超過某一規(guī)定水平的情況下點(diǎn)亮一個(gè) LED。

LT6703-2 AC 線路過流指示器原理圖

具基準(zhǔn)的微功率、低電壓比較器

該設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是 LT6703-2，此器件把一個(gè)微功率、低電壓比較器與一個(gè) 400mV 基準(zhǔn)整合在一個(gè)纖巧型封裝中。這款器件僅吸收 6.5μA，因而使其非常適用于監(jiān)視系統(tǒng)。

對一個(gè)來自低端¹ 電流檢測電阻器的信號進(jìn)行無源整流和濾波 (實(shí)際上低端是任意的，它取決于自身接地的位置)，然后將其連接至 LT6703-2 比較器的輸入和基準(zhǔn)。如果此信號超過了 400mV 基準(zhǔn)，則比較器接通 LED。它不是太復(fù)雜的。

另外還有一個(gè)輸出鎖存器電路，它是一個(gè)晶體管化 SCR。LED 將保持導(dǎo)通，以“記住”發(fā)生了某種事情。否則您或許會錯(cuò)過它!

具功率因數(shù) = 0 的高效 VCC 穩(wěn)壓器

您可以 “把它交給人去處理”，即具有 VCC 電源的電力公司。它基本上是一個(gè)齊納二極管并聯(lián)穩(wěn)壓器，但是具有一個(gè)全波橋式整流器和一個(gè)用以降低 AC 電壓的電容器，而不是一個(gè)過時(shí)的 (不必要地耗散) 5W 功率電阻器。在該電容器中電流超前電壓 90°，因此 “實(shí)際的” 功率耗散為零 (“實(shí)際” 功率被定義為：RMS 電壓 * 電流 * cos 90°，即零)。電力公司討厭它 (在理論上)，因?yàn)樗麄儾坏貌惶峁┎槐挥?jì)入可計(jì)費(fèi)之用電量的電流。在現(xiàn)實(shí)中這是沒問題的，原因是總功率級太低，而且電流波形未發(fā)生高度失真 (相比于一個(gè)具高峰值的脈動(dòng)波形，它很可能比異相正弦波更糟糕)。

主要的設(shè)計(jì)問題是找到合適的電容器。200V 陶瓷電容器雖然將起作用，但是它們有點(diǎn)昂貴。薄膜電容器是合適之選。在仿真中標(biāo)示的器件在試驗(yàn)電路板上工作狀況良好。7Ω ESR 并未產(chǎn)生任何明顯的熱量，僅傳輸幾 mA 的電流。

LTspice 仿真

負(fù)載被設(shè)置為一個(gè)行為電阻器，以演示 LTspice 的一種“未公開的”特性。該電阻與一個(gè)具緩慢上升和下降時(shí)間的脈動(dòng) CTRL 電壓源成反比，以使 AC 負(fù)載電流斜坡上升和下降。

檢測電阻器

由 LT6703-2 輸入進(jìn)行反向估算，并采用一個(gè) 400mV 的平均信號電壓門限，我們可除以 0.637 以獲得峰值電壓 (假設(shè)是一根正弦曲線)，并增添 ~215mV 以補(bǔ)償肖特基二極管中的正向壓降，而且還除以 0.5 (因?yàn)樗�只是一個(gè)半波整流器) 以得出接通 LED 所需的檢測電阻器上的峰值 AC 電壓。這反過來可利用檢測電阻器阻值與負(fù)載電流相關(guān)聯(lián)。

試驗(yàn)電路板測試

下面是測試設(shè)置;在覆銅箔板上構(gòu)建的電路，采用 75W 電燈泡作為負(fù)載。

線路過流指示器測試設(shè)置

危險(xiǎn)!存在致命電壓。僅由接受過高電壓技術(shù)培訓(xùn)的人員操作。由于這連接至帶電的 AC 電源線，因此存在著致命的電壓。別觸摸它，并且不要在未使用隔離變壓器的情況下連接示波器探頭;甚至不要去考慮它!在您接受了有關(guān)高電壓操作的培訓(xùn)之后再進(jìn)行電路構(gòu)建和測試。

結(jié)果

下面的圖像捕捉示出了輸入電壓和電流波形。電流波形 (底部跡線) 的峰值出現(xiàn)在電壓波形過零之時(shí)，指示一個(gè)接近 90° 的相位角。

線路過流指示器結(jié)果

¹ 低端，由于檢測電阻器連接至 DC 偏置電源的地。它亦可稱為“熱端”，因?yàn)樗�也連接至 AC 線路的任一端。

軟件

LTspiceIV

LTspice IV 是一款功能強(qiáng)大、快速和免費(fèi)的仿真工具、電路圖捕獲和波形觀測器，為改善開關(guān)穩(wěn)壓器的仿真提供了改進(jìn)和模型。點(diǎn)擊這里下載 LTspice IV

如需啟動(dòng)用于該器件的隨時(shí)可運(yùn)行 LTspice 演示電路，可按照下列步驟操作：

    第一步：如果您的電腦尚未安裝 LTspice，則請下載并安裝 LTspice IV

    第二步：安裝 LTspice 之后，單擊下面的鏈接以啟動(dòng)仿真

        LT6703-2 Demo Circuit - AC Line Overcurrent Indicator

第三步：如果在單擊上面的鏈接之后LTspice IV未能自動(dòng)打開，您可以在該鏈接上單擊右鍵并選擇 “另存為 (Save Target As)”。把文檔保存到您的電腦之后， 通過從 “文檔 (File)” 菜單選擇 “打開 (Open)” 來起動(dòng) LTspice 并打開演示電路

如需研究其他隨時(shí)可運(yùn)行的 LTspice 演示電路，敬請?jiān)L問我們的演示電路結(jié)集。