Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:

• После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
• Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
• При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
• Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
• Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
• Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

• Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

• Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром

• Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
• Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
• Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
• Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

• Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
• Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
• Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.

• Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Резисторы и резисторные сборки Caddock Electronics (2008)

CADDOCK Electronics (www.caddock.com) – производитель высоконадежных и высококачественных прецизионных резисторов и резисторных сборок. Для их изготовления используются уникальные материалы и технологии производства, реализующие высокую рассеиваемую мощность и стабильность функционирования даже в жестких условиях окружающей среды.

В перечень выпускаемой CADDOCK Electronics продукции входят:
• Мощные резисторы с возможностью установки на радиатор;
• Мощные резисторы с осевыми и радиальными выводами;
• Токочувствительные резисторы с малым сопротивлением;
• Резисторы для поверхностного монтажа для стандартных и гибридных применений;
• Высокотемпературные резисторы (до +275°С);
• Высоковольтные прецизионные резисторы, в том числе с низким температурным коэффициентом;
• Делители напряжения с входным напряжением до 20кВ;
• Прецизионные и ультрапрецизионные дискретные резисторы;
• Прецизионные и ультрапрецизионные резисторные сборки;
• Резисторные сборки для сопряжения с телефонной линией.

Применения резисторов CADDOCK:
• Прецизионные цепи измерения тока;
• Высокоскоростные устройства (высококачественные мощные усилители);
• Скоростные системы передачи данных;
• Высоковольтное оборудование;
• Источники питания на лампах бегущей волны;
• Рентгеновская аппаратура.

МОЩНЫЕ ПЛЁНОЧНЫ Е РЕЗИСТОРЫ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ УСТАНОВКИ НА РАДИАТОР СЕРИИ MP

Серия мощных резисторов с возможностью установки на радиатор включает в свой состав следующие компоненты: MP915, MP916, MP925, MP930, MP9100, MP2060, MP820, MP821, MP825, MP850, MP725, MP312 и MP330.

Резисторы MP915, MP916, MP925, MP930, MP9100

Данные резисторы отличаются наличием керамической площадки для лучшего теплоотвода.

Резисторы MP725

Основные характеристики резисторов MP725:
• Использование корпуса для поверхностного монтажа D-Pak;
• Сопротивление компонента 0,02Ом для токочувствительных применений;
• Мощность до 25Вт при температуре корпуса +25°C;
• Резистивный элемент электрически изолирован от встроенной металлической контактной площадки;
• Корпус для поверхностного монтажа.

Резисторы MP312 и MP330

Основные характеристики резисторов MP312 и MP330:
• Использование корпусов двух размеров для резисторов, рассчитанных на мощность 15 и 30Вт соответственно;
• Рабочие температуры до +275°C;
• Для использования резисторов в жёстких условиях окружающей среды применяется герметичный корпус, в котором резисторный элемент фиксируется при помощи кремнийорганической массы;
• Монтируются на печатную плату при помощи винтового соединения.

МОЩНЫЕ РЕЗИСТОРЫ С ОСЕВЫМИ И РАДИАЛЬНЫМИ ВЫВОДАМИ

Резисторы серии MS

Использование пленочных резисторов MS серии способствует упрощению проектирования схем, уменьшению стоимости и сложности разрабатываемых устройств.

Основные характеристики резисторов MS:
• Долговременная стабильность;
• Максимальная температура функционирования +275°С.

Резисторы серии MV

Серия MV является эксклюзивной безиндуктивной разработкой, содержит низкоомные пленочные резисторы с пятью номинальными мощностями и предназначена для использования в высокоскоростных устройствах, включая высококачественные мощные усилители, скоростные системы передачи данных, токочувствительные цепи и т.д. Максимальная температура функционирования резисторов данной серии +275°C.

Резисторы серии MK

Резисторы серий MK132 и MK120 являются прецизионными резисторами с радиальными выводами. Компоненты данной серии выпускаются в трех миниатюрных прямоугольных корпусах и охватывают весь диапазон значений сопротивлений от 1Ом до 5МОм.

Основные характеристики резисторов серии MK:
• Стандартная погрешность сопротивления ±1%;
• Диапазон рабочих температур от -55 до +175°C;
• Высокая стабильность функционирования;
• Изменение номинала резистора: 0,1% при наработке 1000 часов.

ТОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ РЕЗИСТОРЫ С МАЛЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Прецизионные резисторы серии SR

Серия SR резисторов идеально подходит для применения в устройствах контроля, где необходимо определить малейшее изменение тока.

Основные характеристики резисторов серии SR:
• Выпускаются компоненты с номинальным сопротивлением 8мОм;
• Компактное посадочное место;
• Выводы резистора сконструированы для использования четырех-проводного соединения при монтаже компонента на плату.

Прецизионные резисторные сборки серии 1787

Прецизионные токочувствительные резисторные сборки 1787 предназначены для применения в точных цепях измерения тока, например, в лабораторных цифровых устройствах.

Основные характеристики резисторных сборок серии 1787:
• Монолитная конструкция и стандартизированный шаг выводов упрощают монтаж;
• 12 стандартных моделей для широкого диапазона измерительных устройств.

РЕЗИСТОРЫ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА В СТАНДАРТНЫХ И ГИБРИДНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ

Резисторы для поверхностного монтажа для стандартных и гибридных применений входят в состав четырех серий компонентов: CHR, CC, CD и MP725. Cерия CHR включает в себя высокоомные чип резисторы, предназначенные для использования в цепях обнаружения и усиления сигналов с малыми амплитудами. Информацию о серии MP725 смотрите в разделе пленочные резисторы (стр. ХХХ).

Основные характеристики резисторов для поверхностного монтажа CADDOCK Electronics:
• Погрешность сопротивления резистора ±0.25%;
• Оптимизированные для конкретных применений погрешность и температурный коэффициент;
• Высокие значения рабочих напряжений.

Резисторы серии СС

Серия СС состоит из низкоомных прецизионных чип-резисторов, идеально подходящих для использования в регуляторах скорости вращения мотора, в переключаемых источниках питания и т.д.

Резисторы серии СD

Резисторы серии CD используют специальную технологию изготовления чип-компонента для получения сопротивления 0.010Ом. Компоненты предназначены для стандартных и гибридных применений.

Резисторы серии СHR

Серия СHR состоит из высокоомных прецизионных чип-резисторов, разработана инженерами CADDOCK Electronics для использования в схемах регистрации сигнала чрезвычайно низкого уровня, схемах усиления.

Применение резисторов серии СHR:
• Схемы усиления сигнала фотодиода;
• Фотоумножители;
• Схемы обнаружения ионизации и т. д.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЗИСТОРЫ (до +275°С)

Резисторы серии MM

Высокотемпературные прецизионные пленочные резисторы серии MM CADDOCK Electronics предназначены для аэрокосмического, военного и промышленного применений. Резисторы данных серий изготавливаются при использовании проверенной технологии Micronox. Компоненты идеально подходят для применений, где необходима долговременная стабильность характеристик и точность сопротивления порядка 0,1%.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ПРЕЦИЗИОННЫЕ РЕЗИСТОРЫ,
в том числе с низким температурным коэффициентом

К данному классу компонентов относятся серии резисторов и резисторных сборок TG, USG, MG, MX.

Сверхстабильные резисторы серии USG

Прецизионные сверхстабильные высоковольтные резисторы USG серии предназначены для использования в высоковольтном оборудовании. Компоненты выпускаются в трех корпусах, отличающихся размерами в зависимости от рабочего напряжения (5кВ, 10кВ и 15кВ).

Основные характеристики резисторов серии USG:
• Температурный коэффициент 10 ppm/°C при рабочих температурах от-40 до +85°C;
• Погрешность сопротивления 0,1%.

Прецизионные высоковольтные резисторы серии TG

В производстве прецизионных высоковольтных резисторов серии TG с низким температурным коэффициентом используется проверенная технология изготовления “Tetrinox” для получения уникальной комбинации низкого температурного коэффициента и стабильных рабочих характеристик на высоком рабочем напряжении. Область применения: источники питания на лампах бегущей волны, электронные микроскопы, рентгеновские устройства, мониторы с электронно-лучевой трубкой и т.д.

Основные характеристики резисторов серии TG:
• Погрешность сопротивления от 1,0 до 0,1%;
• Диапазон сопротивлений от 1 до 1000МОм;
• Максимальная температура функционирования +225°C.

Высоковольтные резисторы серии MG

Высоковольтные точные резисторы MG серии предназначены для использования в рентгеновской аппаратуре, устройствах на лампах бегущей волны, медицинском оборудовании.

Основные характеристики резисторов серии MG:
• Значения сопротивлений до 10000МОм;
• Максимальное значение рабочего напряжения 49кВ;
• Погрешность сопротивления от 1,0 до 0,1%;
• Температурный коэффициент 80ppm/°C.

Высоковольтные резисторы серии MX

Высоковольтные точные резисторы MX серии используются для решения стандартных задач в обычных условиях окружающей среды.

Основные характеристики резисторов серии MX:
• Эффективное соотношение цена/качество;
• Серия включает в себя семь моделей с рабочими напряжениями от 7,5 до 48кВ;
• Температурный коэффициент 80 ppm/°C при рабочих температурах от 0 до +70°C;
• Погрешность сопротивления от 1,0 до 0,1%;
• Безиндуктивное исполнение.

ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ С ВХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 20кВ

Прецизионные резисторные сборки серии THV

Высоковольтные точные резисторные сборки THV серии применяются во многих современных устройствах, таких как радиолокационные устройства, рентгеновская аппаратура, источники питания на лампах бегущей волны и т.д.

Основные характеристики резисторых сборок THV:
• Номинальные значения температурного коэффициента 10 ppm/°C или 25 ppm/°C при рабочих температурах от -55 до +125°C;
• Номинальные значения погрешностей сопротивления ±0.25%, ±0.5% или ±1.0%;
• Номинальные значения рабочих напряжений 10, 15 или 20кВ постоянного тока;
• Коэффициент деления 1000:1 или 100:1.

Ультрапрецизионные делители напряжения серии HVD

Ультрапрецизионные делители напряжения серии HVD CADDOCK Electronics идеально подходят для применения в высококачественных медицинских приборах и лабораторном оборудовании.

Основные характеристики ультрапрецизионных делителей напряжения серии HVD:
• Диапазон рабочих напряжений от 1500 до 5000В;
• Погрешность 0,05%;
• Температурный коэффициент 5ppm/°C.

Ультрапрецизионные делители напряжения серии USVD

Ультрапрецизионные делители напряжения серии USVD, производимые на современных высокотехнологичных производственных мощностях компании CADDOCK Electronics, рассчитаны на рабочие напряжения от 450 до 2000В постоянного тока. Делители напряжения этой серии получаются с коэффициентами деления 100:1 и 1000:1 в результате объединения в одном корпусе двух ультрапрецизионных резисторов USF серии, погрешность при этом близка к 0,01%.

Делители напряжения с входным напряжением до 1200В серии 1776

Делители напряжения с входным напряжением до 1200В серии 1776 предназначены для использования в цифровых мультиметрах и устройствах, где требуется переключение диапазонов измерения. Компоненты изготавливаются путем специальной комбинации одиночных пленочных резисторов.

Основные характеристики делителей напряжения серии 1776:
• Доступны 39 стандартных моделей;
• Диапазон значений коэффициентов деления от 10:1 до 10000:1;
• Максимальное значение рабочего напряжения 1200В.

ПРЕЦИЗИОННЫЕ И УЛЬТРАПРЕЗИЦИОННЫЕ ДИСКРЕТНЫЕ РЕЗИСТОРЫ

Резисторы с осевыми и радиальными выводами серии MK: MK632 и MK620

Резисторы серии MK являются прецизионными резисторами с радиальными выводами. Компоненты данной серии выпускаются в трех миниатюрных прямоугольных корпусах и охватывают весь диапазон значений сопротивлений от 2,01Ом до 100МОм.

Основные характеристики резисторов серий MK632 и MK620:
• Стандартная погрешность сопротивления ±1%;
• Диапазон рабочих температур от -55 до +175°C;
• Высокая стабильность функционирования;
• Изменение номинала резистора: 0,1% при наработке 1000 часов.

Прецизионные резисторы с радиальными выводами серии TK

Резисторы серии TK с низким температурным коэффициентом предназначены для эксплуатации в жестких условиях окружающей среды.

Основные характеристики резисторов серии TK:
• Низкие температурные коэффициенты 5 ppm/°C, 10 ppm/°C или 20 ppm/°C на всем диапазоне рабочих температур от -55 до +125°C;
• Расширенный диапазон сопротивлений от 1кОм до 10МОм;
• Стандартная погрешность сопротивления ±0.1%;
• Малые габаритные размеры.

Резисторы с низким температурным коэффициентом для лабораторных применений серии TN

Резисторы TN серии специально разработаны для лабораторных применений, в которых необходимы низкий температурный коэффициент и малая погрешность сопротивления.

Основные характеристики резисторов серии TN:
• Низкие температурные коэффициенты 5 ppm/°C, 10 ppm/°C или 20 ppm/°C;
• Повышенная точность, погрешность • сопротивления от 0,025% до ±1%;
• Диапазон сопротивлений – от 1кОм до 1МОм;
• Безиндуктивное исполнение;
• Использование радиальных выводов для экономии площади печатной платы.

Ультрапрецизионные резисторы с низким температурным коэффициентом серии TF

Основные характеристики ультрапрецизионных резисторов серии TF CADDOCK Electronics:
• Пять стандартных погрешностей сопротивления от 1 до 0,01%;
• Широкий диапазон сопротивлений от 1кОм до 125МОм;
• Низкие температурные коэффициенты: 5 ppm/°C, 10 ppm/°C и 15 ppm/°C;
• Долговременная стабильность рабочих характеристик;
• Изменение параметров не более 0,01% на 1000 часов эксплуатации в рабочем диапазоне;
• Выводы: радиальные и осевые.

Сверхстабильные пленочные резисторы с низким температурным коэффициентом серии USF

Серии USF 200 и USF 300 включают в свой состав сверхстабильные пленочные резисторы с низким температурным коэффициентом. Предназначены для использования в высококачественных аналоговых устройствах.

Основные характеристики плёночных резисторов серии USF:
• Диапазон сопротивлений от 50Ом до 25МОм;
• Погрешность сопротивления ±0.01% или ±0.10%;
• Максимальное значение температурного коэффициента 5ppm/°C;
• Максимальное рабочее напряжение 2500В.

Прецизионные плёночные резисторы серии ML

Резисторы серии ML предназначены для использования в устройствах, разрабатываемых специально для аэрокосмического, военного и высоконадёжного промышленного применений. Резисторы данной серии изготавливаются при использовании проверенной технологии Micronox компании CADDOCK Electronics. Компоненты идеально подходят для применения в приборах и устройствах, где необходима долговременная стабильность характеристик и точность сопротивления около 0,1%.

ПРЕЦИЗИОННЫЕ И УЛЬТРАПРЕЦИЗИОННЫЕ РЕЗИСТОРНЫЕ СБОРКИ

Резисторные сборки серий T912 и T914

Прецизионные резисторные сборки T912 и T914 серий обладают малым значением погрешности и долговременной стабильностью характеристик. Компоненты данных серий предназначены для использования в высокоточных цепях усилителей, схемах опорного напряжения и мостовых схемах. В настоящее время доступны компоненты с 14-ю стандартными значениями сопротивлений от 1кОм до 1МОм.

Основные характериастики резисторных сборок серий T912 и T914:

• Значения погрешностей от 0,1% до 0,01%;
• Значения температурных коэффициентов 10 ppm/°C, 5 ppm/°C или 2 ppm/°C;
• Стабильность значений сопротивлений 0,01% при работе с полной нагрузкой в течение 2000 часов.

Серия T1794 с низким температурным коэффициентом

Точные резисторные сборки с низким температурным коэффициентом T1794 серии в SIP корпусе.

Основные характеристики резисторных сборок серии T1794:
• Диапазон значений сопротивлений: от 500Ом до 50мОм;
• Значение абсолютной погрешности: ±1.0%, ±0.50%, ±0.25%, ±0.20%, ±0.10%, ±0.05% или ±0.025%;
• Температурные коэффициенты: 50 ppm/°C, 25 ppm/°C или15 ppm/°C при рабочих температурах от -40°C до +85°C.

Область применения резисторных сборок серии T1794:
• Делители напряжения;
• Цепи аттенюатора;
• Схемы с дифференциальными входами;
• Преобразователи «ток-напряжение».

Низкоомная серия 1789 резисторных сборок в SIP-корпусах

Основные характеристики резисторных сборок серии 1789:
• Диапазон значений сопротивлений от 0,5 до 10Ом;
• Значения абсолютной погрешности: ±1.0%, ±0.50%, ±0.25%, ±0.20%, ±0.10% или ±0.05%;
• Абсолютные температурные коэффициенты: 100 ppm/°C, 80 ppm/°C или 50 ppm/°C при рабочих температурах от 0 до +70°C;
• Диапазон значений мощностей от 100мВт до 2Вт;

Компоненты серии 1789 предназначены для работы в:
• Схемах суммирования токов;
• Точных токочувствительных схемах;
• Схемах согласования импедансов.

РЕЗИСТОРНЫЕ СБОРКИ ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ С ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИЕЙ

Стандартные и специализированные прецизионные резисторные сборки серии LC2000

Стандартные и специализированные прецизионные резисторные сборки LC2000 серии предназначены для использования в аппаратуре сопряжения телефонных линий. Все компоненты соответствуют требованиям стандартов GR-1089-CORE и ITU-T K.20.

Основные характеристики резисторных сборок серии LC2000:
• Надёжное конструктивное исполнение для защиты телефонных линий от возгораний при использовании рабочих напряжений 120 или 240В;
• Наличие встроенного терморезистора и цепи реле для контроля нагрева компонента и отключения его при опасности повреждения от повышенной температуры;
• Стандартные значения погрешностей: 0.25%, 0.5% или 1.0%;
• Диапазон рабочих температур от -40 до +85°C.

Измерение, контроль и регулирование тока — распространенные задачи в различных приложениях электроники. Предлагаемая вниманию читателей статья представляет собой обзор схемотехнических решений и компонентов, применяемых для этих целей.

Один из способов измерения тока в электрической цепи – это падение напряжения на токоизмерительном резисторе (шунте) известного сопротивления, включенном последовательно с нагрузкой. Чтобы сопротивление шунта оказывало минимальное воздействие на режим работы нагрузки, оно выбирается минимально возможной величины, что предполагает последующее усиление сигнала.
В таблице 1 перечислены производители электронных компонентов, выпускающие как специализированные изделия, предназначенные для контроля тока, так и микросхемы усилителей, подходящих для этой цели.
Специализированные микросхемы для контроля (измерения) тока производителями названы Low-Side Current Sense Monitor (Amplifier) и High-Side Current Sense Monitor (Amplifier). Буквальный перевод этих терминов на русский язык дает такие же загадочные названия, как «южный мост» в материнской плате компьютера.
Фирма Maxim определяет High-side current sensing как измерение тока по падению напряжения на резисторе, включенном между источником питания и нагрузкой, а Low-side current sensing — как измерение тока по падению напряжения на резисторе, включенном между нагрузкой и общим проводом(«землей»).
Воспользуемся для дальнейшего описания понятиями измерения тока в положительном и отрицательном полюсах нагрузки предполагая, что шина питания имеет положительный потенциал относительно общей шины что справедливо для подавляющего большинства современных электронных схем. Следует отметить, что приведенные ниже схемы позволяют контролировать не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с соответствующими искажениями, определяемыми полосой пропускания усилительных элементов.
Измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки

Преимущества:

• низкое входное синфазное напряжение;
• входной и выходной сигнал имеют общую»землю»;
• простота реализации с одним источником питания.

Недостатки:

• нагрузка не имеет непосредственной связи с «землей»
• отсутствует возможность коммутации нагрузки ключом в отрицательном полюсе;
• возможность выхода из строя измерительной схемы при коротком замыкании в нагрузке.

Измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки не представляет сложности.
Для этой цели подходит множество операционных усилителей, предназначенных для работы с однополярным питанием с входным синфазным напряжением, включающим потенциал общей шины, а также многие из инструментальных усилителей. По этой причине специализированные микросхемы Low-Side Sense Monitor (Amplifier) практически отсутствуют.
Схемы измерения тока с применением операционного и инструментального усилителей приведены на рис. 1 и 2 соответственно. Выбор конкретного типа усилителя определяется требуемой точностью, на которую в основном влияет смещение нуля усилителя, его температурный дрейф и погрешность установки усиления, и необходимым быстродействием схемы. В начале шкалы незначительная погрешность преобразования, вызванная ненулевым значением минимального выходного напряжения усилителя, что для большинства практических применений несущественно. Для исключения этого недостатка требуется либо двух полярное питание усилителя, либо смещение уровня выходного сигнала подключением вывода REF инструментального усилителя к источнику опорного напряжения.

Измерение тока в положительном полюсе нагрузки

Достоинства:

• нагрузка заземлена;
• обнаруживается короткое замыкание в нагрузке.

Недостатки:

• высокое синфазное входное напряжение(зачастую очень высокое);
• необходимость смещения выходного сигнала до уровня, приемлемого для последующей обработки в системе (привязка к «земле»).

Рассмотрим схемы измерения тока в положительном полюсе нагрузки с использованием операционных усилителей.

В схеме на рис. 3 можно применить любой из подходящих по допустимому напряжению питания и точным характеристикам операционный усилитель , предназначенный для работы с однополярным питанием и максимальным входным синфазным напряжением, достигающим напряжения питания, например AD8603. Максимальное напряжение питания схемы не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя.

Так называемые Over-The-Top Rail-To-Rail Input и Output Amplifier (LT1494, LT1636,

LT1637, LT1672, LT1782, LT1783, LT1784 от Linear Technology) работоспособны при входном синфазном напряжении, значительно превышающем напряжение питания. В схеме с применением ОУ LT1637, изображенной на рис. 4, напряжение питания нагрузки может достигать 44 В при напряжении питания ОУ, равном 3 В. Для измерения тока в положительном полюсе нагрузки с весьма малой погрешностью подходят такие инструментальные усилители, как LTC2053, LTC6800 от Linear Technology, INA337 от Texas Instruments. На рис. 5 показана схема с применением LTC6800. Напряжение питания схемы не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя (5,5 В).

Дифференциальные усилители, подходящие для построения схем мониторов токав положительном полюсе , перечислены в таблице 2.

Некоторые из них имеют очень широкий диапазон входного синфазного напряжения, распространяющийся и в область отрицательных значений, что позволяет организовать при необходимости измерение тока и в нагрузке, подключенной к источнику питания отрицательной полярности. Рекордные показатели у LT1990, имеющего диапазон входного синфазного напряжения от –37 до 250 В при однополярном питании и ±250 В при двух полярном. Схема с его использованием изображена на рис. 6.

Микросхемам AD629 и INA117 требуется двух полярное питание, при этом диапазон входного синфазного напряжения составляет ±270 В и ±200 В. Интеграция практически всех необходимых компонентов в один кристалл привела к созданию специализированных микросхем мониторов тока. Как правило, эти микросхемы не обеспечивают точности, достижимой с использованием прецизионных усилителей. Однако для подавляющего большинства применений, особенно если требуется только контроль тока, а не измерение его точного значения, заявляемой производителями точности вполне достаточно.

По выходному сигналу микросхемы можно разделить на три группы: с токовым выходом, потенциальным выходом и ШИМ — выходом.

Характеристики микросхем c токовым выходом приведены в таблице 3.

На рис. 7 показана схема с применением INA139, в которой кроме токового шунта требуется единственный внешний компонент — резистор ROUT. В схеме на рис. 8 с применением LTC6101HV,кроме того, необходим резистор RIN, включаемый в цепь встроенного источника тока. Поскольку выходное сопротивление схем достигает нескольких десятков килоΩ , схемы последующей обработки сигнала должны иметь высокое входное сопротивление.

Особенность трехвыводных микросхем ZXCT1008 и ZXCT1009 от Zetex — протекание собственного тока потребления микросхемы через резистор ROUT, что, естественно, вносит дополнительную погрешность. Однако ввиду чрезвычайно малого собственного потребления эта погрешность незначительна, особенно в конце шкалы, и вполне приемлема.

На рис. 9 показано применение ZXCT1009 в схеме зарядного устройства для Li-Ion аккумулятора.

В таблице 4 приведены характеристики микросхем-мониторов тока с потенциальным выходом. От мониторов тока с токовым выходом они отличаются тем, что содержат внутренний резистор ROUT, а часть из них имеет выходной усилитель, позволяющий уменьшить выходное сопротивление до единиц и даже долей ома. В качестве примера внутренней организации на рис. 10 показан монитор тока MAX4372.

При необходимости контролировать ток, который изменяет направление в зависимости от режима работы схемы, например, ток , протекающий через реверсируемый электродвигатель, или ток заряда–разряда аккумуляторной батареи, используются два монитора тока. Схема для последнего случая приведена на рис. 11.

Здесь каждый монитор контролирует ток своего направления. Альтернативное решение — использование сдвоенного монитора тока MAX4377 или двунаправленного (Bidirectional) монитора тока, схема применения которого изображена на рис. 12.

Опорное напряжение устанавливает уровень, относительно которого изменяется выходное напряжение. Выходной сигнал схемы увеличивается с ростом тока положительного направления и, соответственно, уменьшается с ростом тока отрицательного направления. Аналогичный результат можно получить с использованием дифференциальных и инструментальных усилителей, подключив вывод REF к источнику опорного напряжения, как показано на рис.6. Мониторы тока можно использовать и при напряжении источника питания, превышающем максимальное входное синфазное напряжение, как описано в документации .

В последнем документе показано использование микросхемы MAX4172 с источником питания напряжением 100–250 В. Микросхемы — мониторы тока с минимальным значением входного синфазного напряжения, равным нулю, можно использовать для контроля тока в отрицательном полюсе нагрузки, а INA193–INA198 — и для контроля тока в нагрузке, включенной в цепь источника отрицательного напряжения до –16 В. Некоторые из мониторов тока обеспечивают дополнительные функции. Переключаемое усиление позволяет менять коэффициент передачи монитора «на лету», увеличивая точность измерения в начале шкалы. Наличие вывода отключения дает возможность экономить энергию, когда нет необходимости измерять ток. Встроенный источник опорного напряжения служит для задания либо выходного уровня двунаправленного монитора, либо порога срабатывания встроенных или внешних компараторов.

Микросхема MAX4210 позволяет одновременно контролировать как ток, так и потребляемую нагрузкой мощность, а MAX4211 содержит еще и два компаратора для организации пороговых устройств. Монитор тока IA2410 может работать и как датчик температуры с переключением из ре жима монитора тока в режим контроля температуры подачей комбинации импульсов на вход SHDN

Мониторы тока с ШИМ выходом

Широтно-импульсная модуляция выходного сигнала имеет преимущества при сопряжении монитора тока с микропроцессором. Характеристики микросхем с ШИМ приведены в таблице 5,

а пример применения монитора тока IR2175 для контроля тока фазы электродвигателя — на рис.13.

Следует упомянуть и правила выбора токоизмерительных шунтов. Естественно, что чем меньше сопротивление шунта, тем большее влияние оказывает сопротивление подводящих проводов. Для точных измерений используются четырехвыводные резисторы. Если особых требований к точности не предъявляется, шунт может быть выполнен в виде дорожки на печатной плате. При этом отклонение сопротивления от расчетного значения в серии изделий может достигать ±5%, кроме того, температурный коэффициент сопротивления меди достаточно велик. Последнее обстоятельство в некоторых случаях не является критичным. Например, микросхемы ZXCT1008–ZXCT1010 имеют отрицательный температурный дрейф коэффициента передачи в положительном диапазоне температур, что в некоторой степени компенсирует положительный температурный коэффициент сопротивления меди.

Измерение переменного тока

Linear Technology производит микросхемы прецизионных преобразователей среднеквадратичного значения переменного напряжения в постоянное — LTC1966 и LTC1967, характеристики которых приведены в таблице 6.

На рис. 14 изображена схема включения LTC1966 для измерения переменного тока с использованием трансформатора тока. Большое количество практических схем контроля и регулирования тока применения микросхем-мониторов тока приведено в документах .

Существуют и другие микросхемы датчиков тока, основанные на использовании эффекта Холла и «гигантского» магниторезистивного эффекта. Они применяются для бесконтактного измерения тока. Тем не менее, рассмотрение их характеристик и применения выходит за рамки данной статьи.

Литература:

Your browser doesn’t support objects

2006 №10

Микросхемы для измерения тока

Измерение, контроль и регулирование тока — распространенные задачи в различных приложениях электроники. Предлагаемая вниманию читателей статья представляет собой обзор схемотехнических решений и компонентов, применяемых для этих целей.

Один из способов измерения тока в электрической цепи — это измерение падения напряжения на токоизмерительном резисторе (шунте) известного сопротивления, включенном последовательно с нагрузкой. Чтобы сопротивление шунта оказывало минимальное воздействие на режим работы нагрузки, оно выбирается минимально возможной величины, что предполагает последующее усиление сигнала.

В таблице 1 перечислены производители электронных компонентов, выпускающие как специализированные изделия, предназначенные для контроля тока, так и микросхемы усилителей, подходящих для этой цели.

Таблица 1. Фирмы-производители микросхем-мониторов тока

Специализированные микросхемы для контроля (измерения) тока производителями названы Low-Side Current Sense Monitor (Amplifier) и High-Side Current Sense Monitor (Amplifier). Буквальный перевод этих терминов на русский язык дает такие же загадочные названия, как «южный мост» в материнской плате компьютера.

Фирма Maxim определяет High-side current sensing как измерение тока по падению напряжения на резисторе, включенном между источником питания и нагрузкой, а Low-side current sensing — как измерение тока по падению напряжения на резисторе, включенном между нагрузкой и общим проводом («землей»).

Воспользуемся для дальнейшего описания понятиями измерения тока в положительном и отрицательном полюсах нагрузки предполагая, что шина питания имеет положительный потенциал относительно общей шины, что справедливо для подавляющего большинства современных электронных схем. Следует отметить, что приведенные ниже схемы позволяют контролировать не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с соответствующими искажениями, определяемыми полосой пропускания усилительных элементов.

Измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки

Преимущества:

• низкое входное синфазное напряжение;
• входной и выходной сигнал имеют общую «землю»;
• простота реализации с одним источником питания.

Недостатки:

• нагрузка не имеет непосредственной связи с «землей»;
• отсутствует возможность коммутации нагрузки ключом в отрицательном полюсе;
• возможность выхода из строя измерительной схемы при коротком замыкании в нагрузке.

Измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки не представляет сложности. Для этой цели подходит множество операционных усилителей, предназначенных для работы с однополярным питанием с входным синфазным напряжением, включающим потенциал общей шины, а также многие из инструментальных усилителей. По этой причине специализированные микросхемы Low-Side Sense Monitor (Amplifier) практически отсутствуют. Схемы измерения тока с применением операционного и инструментального усилителей приведены на рис. 1 и 2 соответственно. Выбор конкретного типа усилителя определяется требуемой точностью, на которую в основном влияет смещение нуля усилителя, его температурный дрейф и погрешность установки усиления, и необходимым быстродействием схемы. В начале шкалы неизбежна значительная погрешность преобразования, вызванная ненулевым значением минимального выходного напряжения усилителя, что для большинства практических применений несущественно. Для исключения этого недостатка требуется либо двухполярное питание усилителя, либо смещение уровня выходного сигнала подключением вывода REF инструментального усилителя к источнику опорного напряжения.

Рис. 1. Схема измерения тока в отрицательном полюсе с операционным усилителемРис. 2. Схема измерения тока в отрицательном полюсе с измерительным усилителем

Измерение тока в положительном полюсе нагрузки

Достоинства:

• нагрузка заземлена;
• обнаруживается короткое замыкание в нагрузке.

Недостатки:

• высокое синфазное входное напряжение (зачастую очень высокое);
• необходимость смещения выходного сигнала до уровня, приемлемого для последующей обработки в системе (привязка к «земле»).

Рассмотрим схемы измерения тока в положительном полюсе нагрузки с использованием операционных усилителей.

В схеме на рис. 3 можно применить любой из подходящих по допустимому напряжению питания и точностным характеристикам операционный усилитель, предназначенный для работы с однополярным питанием и максимальным входным синфазным напряжением, достигающим напряжения питания, например AD8603. Максимальное напряжение питания схемы не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя.

Рис. 3. Схема измерения тока в положительном полюсе с операционным усилителем

Так называемые Over-The-Top Rail-To-Rail Input и Output Amplifier (LT1494, LT1636, LT1637, LT1672, LT1782, LT1783, LT1784 от Linear Technology) работоспособны при входном синфазном напряжении, значительно превышающем напряжение питания. В схеме с применением ОУ LT1637, изображенной на рис. 4, напряжение питания нагрузки может достигать 44 В при напряжении питания ОУ, равном 3 В.

Рис. 4. Схема измерения тока в положительном полюсе с Over-The-Top операционным усилителем

Для измерения тока в положительном полюсе нагрузки с весьма малой погрешностью подходят такие инструментальные усилители, как LTC2053, LTC6800 от Linear Technology, INA337 от Texas Instruments. На рис. 5 показана схема с применением LTC6800. Напряжение питания схемы не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя (5,5 В).

Рис. 5. Схема измерения тока в положительном полюсе с инструментальным усилителем LTC6800

Дифференциальные усилители, подходящие для построения схем мониторов тока в положительном полюсе, перечислены в таблице 2. Некоторые из них имеют очень широкий диапазон входного синфазного напряжения, распространяющийся и в область отрицательных значений, что позволяет организовать при необходимости измерение тока и в нагрузке, подключенной к источнику питания отрицательной полярности. Рекордные показатели у LT1990, имеющего диапазон входного синфазного напряжения от –37 до 250 В при однополярном питании и ±250 В при двухполярном. Схема с его использованием изображена на рис. 6. Микросхемам AD629 и INA117 требуется двухполярное питание, при этом диапазон входного синфазного напряжения составляет ±270 В и ±200 В.

Рис. 6. Схема измерения тока в положительном полюсе с дифференциальным усилителем LT1990 Таблица 2. Дифференциальные усилители

Интеграция практически всех необходимых компонентов в один кристалл привела к созданию специализированных микросхем мониторов тока. Как правило, эти микросхемы не обеспечивают точности, достижимой с использованием прецизионных усилителей. Однако для подавляющего большинства применений, особенно если требуется только контроль тока, а не измерение его точного значения, заявляемой производителями точности вполне достаточно.

По выходному сигналу микросхемы можно разделить на три группы: с токовым выходом, потенциальным выходом и ШИМ-выходом.

Характеристики микросхем c токовым выходом приведены в таблице 3. На рис. 7 показана схема с применением INA139, в которой кроме токового шунта требуется единственный внешний компонент — резистор ROUT. В схеме на рис. 8 с применением LTC6101HV, кроме того, необходим резистор RIN, включаемый в цепь встроенного источника тока.

Рис. 7. Монитор тока в положительном полюсе с токовым выходом INA139Рис. 8. Монитор тока в положительном полюсе с токовым выходом LTC6101HV Таблица 3. Микросхемы мониторов тока с токовым выходом

Поскольку выходное сопротивление схем достигает нескольких десятков килоом, схемы последующей обработки сигнала должны иметь высокое входное сопротивление.

Особенность трехвыводных микросхем ZXCT1008 и ZXCT1009 от Zetex — протекание собственного тока потребления микросхемы через резистор ROUT, что, естественно, вносит дополнительную погрешность. Однако ввиду чрезвычайно малого собственного потребления эта погрешность незначительна, особенно в конце шкалы, и вполне приемлема. На рис. 9 показано применение ZXCT1009 в схеме зарядного устройства для Li-Ion аккумулятора.

Рис. 9. Схема управления зарядным устройством

В таблице 4 приведены характеристики микросхем-мониторов тока с потенциальным выходом. От мониторов тока с токовым выходом они отличаются тем, что содержат внутренний резистор ROUT, а часть из них имеет выходной усилитель, позволяющий уменьшить выходное сопротивление до единиц и даже долей ома. В качестве примера внутренней организации на рис. 10 показан монитор тока MAX4372.

Рис. 10. Монитор тока в положительном полюсе с потенциальным выходом MAX4372 Таблица 4. Микросхемы мониторов тока с потенциальным выходом

При необходимости контролировать ток, который изменяет направление в зависимости от режима работы схемы, например, ток, протекающий через реверсируемый электродвигатель, или ток заряда–разряда аккумуляторной батареи, используются два монитора тока. Схема для последнего случая приведена на рис. 11. Здесь каждый монитор контролирует ток своего направления. Альтернативное решение — использование сдвоенного монитора тока MAX4377 или двунаправленного (Bidirectional) монитора тока, схема применения которого изображена на рис. 12. Опорное напряжение устанавливает уровень, относительно которого изменяется выходное напряжение. Выходной сигнал схемы увеличивается с ростом тока положительного направления и, соответственно, уменьшается с ростом тока отрицательного направления. Аналогичный результат можно получить с использованием дифференциальных и инструментальных усилителей, подключив вывод REF к источнику опорного напряжения, как показано на рис. 6.

Рис. 11. Схема контроля тока заряда–разряда аккумулятораРис. 12. Схема двунаправленного монитора тока

Мониторы тока можно использовать и при напряжении источника питания, превышающем максимальное входное синфазное напряжение, как описано в документации . В последнем документе показано использование микросхемы MAX4172 с источником питания напряжением 100–250 В.

Микросхемы — мониторы тока с минимальным значением входного синфазного напряжения, равным нулю, можно использовать для контроля тока в отрицательном полюсе нагрузки, а INA193–INA198 — и для контроля тока в нагрузке, включенной в цепь источника отрицательного напряжения до –16 В.

Некоторые из мониторов тока обеспечивают дополнительные функции. Переключаемое усиление позволяет менять коэффициент передачи монитора «на лету», увеличивая точность измерения в начале шкалы. Наличие вывода отключения дает возможность экономить энергию, когда нет необходимости измерять ток. Встроенный источник опорного напряжения служит для задания либо выходного уровня двунаправленного монитора, либо порога срабатывания встроенных или внешних компараторов.

Микросхема MAX4210 позволяет одновременно контролировать как ток, так и потребляемую нагрузкой мощность, а MAX4211 содержит еще и два компаратора для организации пороговых устройств.

Монитор тока IA2410 может работать и как датчик температуры с переключением из режима монитора тока в режим контроля температуры подачей комбинации импульсов на вход SHDN.

Мониторы тока с ШИМ-выходом

Широтно-импульсная модуляция выходного сигнала имеет преимущества при сопряжении монитора тока с микропроцессором. Характеристики микросхем с ШИМ приведены в таблице 5, а пример применения монитора тока IR2175 для контроля тока фазы электродвигателя — на рис. 13.

Рис. 13. Схема контроля тока с IR2175 Таблица 5. Мониторы тока с ШИМ-выходом

Следует упомянуть и правила выбора токоизмерительных шунтов. Естественно, что чем меньше сопротивление шунта, тем большее влияние оказывает сопротивление подводящих проводов. Для точных измерений используются четырехвыводные резисторы.

Если особых требований к точности не предъявляется, шунт может быть выполнен в виде дорожки на печатной плате. При этом отклонение сопротивления от расчетного значения в серии изделий может достигать ±5%, кроме того, температурный коэффициент сопротивления меди достаточно велик. Последнее обстоятельство в некоторых случаях не является критичным. Например, микросхемы ZXCT1008–ZXCT1010 имеют отрицательный температурный дрейф коэффициента передачи в положительном диапазоне температур, что в некоторой степени компенсирует положительный температурный коэффициент сопротивления меди.