方佩敏
1. 引言 CSD系列电流开关是美国霍尼韦尔公司生产的一种利用霍尔元件制成的电流开关。它主要应用于负载的过流保护(如电机)、限流或电流监测等。该控制器具有数字逻辑电平输出,尺寸小,密封封装,控制精度高、互换性好,内部有防止浪涌电压冲击电路,反应时间快,能实现输入/输出隔离,可安装在印刷电路板上,能直接带动小型继电器。

2. 器件结构与工作原理 CSD系列电流开关的内部功能框图如图1所示。可以看出,它是由导磁体、霍尔元件、信号处理电路及稳压电源等部分组成的。被检测的电流通过绕在导磁体上的线圈产生磁场,其磁感应强度B与流过的电流及线圈匝数有关。霍尔元件置于导磁体中,当霍尔元件上通以控制电流IC时,则霍尔元件输出的霍尔电压UH为: UH=KHICB 式中KH为与霍尔元件结构、尺寸、材料有关的比例系数。 由于霍尔元件输出的电压信号较小,故先将信号输入到信号处理电路。信号处理电路主要由放大器、带延迟的电压比较器、基准电压源及集电极开路输出三极管等组成。当被检测的电流超过额定电流时,电压比较器翻转输出高电平,三极管Q导通,输出端VO输出低电平(R为上拉电阻)。 3. 性能参数及外形 CSD系列电流开关的额定电流从3.5~15A分六个型号,各型号的性能参数如表1所列。外形尺寸如图2所示。


4. 应用电路 4.1 典型开关电路 当被检测电流达到或超过阈值时,开关动作并输出低电平。为防止在额定电流附近变动时造成开关频繁动作,电压比较器具有一定的延迟。具体电路如图3所示。图中J是小型继电器(它的工作电为12V,触头有两组,工作电流小于40mA)。一旦负载电流I超过阈值,电流开关动作,继电器吸合,LED发光(指示已超过额定电流)。触头组J1(常闭触头)断开将电源切断,负载电阻RL无电流;触头组J2(常开触头)闭合使继电器自保,并保持电源为断开状态。若电路故障排除,则按一下开关S可重新启动工作。 4.2 延迟开关电路 图4所示为一种超过额定电流后再使电流I迅速降到某一确定值的延迟保护电路。当被检测的电流I小于电流阈值时,继电器不吸合,其常闭触头J2闭合,电阻R被短路(不起作用),负载电阻RL正常工作。当被检测电源I超过阈值电流时,继电器吸合,常闭触点断开,电阻R被串接在电路中,使电流I降低,LED发光指示电路故障状态;常开触头闭合,继电器自保并保持限流状态。故障排除后,按一下开关S,电路重新启动。 4.3 带单片机的开关电路 图5是一种利用单片机来监控多路电流开关的电路框图(图中仅画出两路)。若某一路超过阈值,该路相应输出低电平,将输出端直接与单片机I/O口连接。当单片机检测到此端口为低电平时,显示器可显示出某一路过流,并可给出报警信号(灯光或声响)。也可以利用单片机输出相应的控制信号(图中未画出)。



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