전류계 회로 설계: 션트 저항기, CT 및 선택 가이드

파워 레일, 배터리 방전 라인 또는 스마트 미터 입력을 통해 흐르는 전류를 측정해야 하는 경우 판독의 정확도는 다음에 따라 달라집니다. 암페어 미터 회로 디지털 디스플레이뿐만 아니라 구축할 수도 있습니다. 전류계는 독립형 센서가 아닙니다. 이는 ADC 또는 미터 이동이 읽을 수 있는 신호를 생성하면서 전체 부하 전류를 통과해야 하는 세심하게 설계된 저저항 루프입니다. 결론은 간단합니다. 션트와 변류기를 올바르게 설치하면 전류 측정이 시스템의 신뢰할 수 있는 부분이 됩니다.

일반적인 설계 목표

전체 규모에서의 션트 전압 강하: 50~100mV
CT 2차 출력: 5A 또는 2.5mA
정확도 등급 목표: 0.5% 이상

전류계 회로는 무엇을 해야 합니까?

전류계 회로의 주요 임무는 실제 부하 전류가 가능한 한 적은 전압 강하로 흐르도록 하는 것입니다. 미터는 다음 위치에 연결되어야 합니다. 시리즈 부하가 있으므로 동일한 전류가 감지 요소를 통과합니다. 전류계가 상당한 저항을 추가하면 측정하려는 전류 자체가 변경됩니다. 좋은 설계는 명확한 목표에서 시작됩니다. 즉, 부담 전압을 낮게 유지합니다(일반적으로 최대 전류에서 수십 밀리볼트 미만).

일반적인 예는 디지털 멀티미터의 10A 범위입니다. 내부 전류계 회로는 종종 0.01ohm 션트 저항기를 사용합니다. 10A에서 전압 강하는 100mV에 불과하며 이는 대부분의 벤치 측정에 허용됩니다. 더 낮은 전류의 경우 션트 저항은 100mA 범위의 경우 1ohm과 같이 더 높을 수 있습니다. 이 수치는 기본적인 균형을 보여줍니다. 저항이 높을수록 신호는 커지지만 삽입 손실도 커집니다. 생산 등급 제품의 경우 이러한 절충안은 처음부터 올바른 감지 요소를 선택하여 관리됩니다.

계량 회로의 션트 저항기 및 변류기

정확한 전류계 회로를 구축하는 데는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 션트 저항기 낮거나 중간 정도의 DC 또는 AC 전류용 변류기(CT) 갈바닉 절연 또는 더 높은 스케일 팩터가 필요한 AC 전류의 경우.

션트 저항기

션트는 현재 경로에 직접 위치합니다. 저항은 매우 낮으며, 전압은 전류에 비례합니다. 정밀 션트는 스마트 계량기, 배터리 관리 시스템 및 산업용 컨트롤러에 사용됩니다. 스마트 미터 측정을 위해 FHS024 션트는 낮은 온도 계수와 안정적인 저항으로 제조되어 미터가 넓은 작동 범위에서 정확도를 유지하는 데 도움이 됩니다. FHS024 스마트 미터 션트 PCB에 직접 납땜되도록 설계되어 현대 전자 에너지 계량기에 실용적인 선택이 됩니다. 션트는 2단자 장치이기 때문에 PCB 레이아웃은 알 수 없는 오프셋이 추가되는 것을 방지하기 위해 션트와 ADC 입력 사이의 트레이스 저항도 최소화해야 합니다.

High-Precision Shunt for Smart Meter Current Sensing

스마트 미터 전류 감지를 위한 고정밀 션트 FHS-024 션트는 스마트 계량기의 정확한 에너지 측정을 위해 낮은 드리프트와 안정적인 저항을 제공하며 소형 계량 모듈에 적합한 PCB 장착 설계를 갖추고 있습니다. 제품보기 →

변류기

회로가 AC이고 전류가 높거나 측정에 절연이 필요한 경우 변류기가 선호되는 솔루션입니다. CT는 도체 주위를 감싸거나 1차 권선을 가지며, 2차 전류는 1차 전류를 축소한 이미지입니다. 스마트 계량기용 FHDCT031D 5-60A 변류기와 같은 장치는 바로 이러한 시나리오를 위해 제작되었습니다. FHDCT031D 스마트 미터 CT PCB 실장을 위한 컴팩트한 구조와 전력 품질 측정에 필수적인 낮은 위상 오차를 제공합니다. CT는 또한 절연 기능을 제공하므로 측정 전자 장치는 고전력 도체와 공통 접지를 공유하지 않습니다.

5-60A Current Transformer for Smart Meter Applications

스마트 미터 애플리케이션을 위한 5-60A 변류기 이 CT는 스마트 미터의 AC 전류 측정을 위한 절연 및 낮은 위상 오류를 제공하여 PCB 장착 및 IEC 표준 준수를 지원합니다. 제품보기 →

전류계 회로 부품의 주요 선택 기준

션트와 변류기 중에서 선택한 다음 정확한 부품을 선택하려면 몇 가지 실제 매개변수를 살펴봐야 합니다. 아래 표에는 필수 비교 내용이 요약되어 있습니다.

전류계 회로의 션트 저항기와 변류기 비교
매개변수	션트 저항기	변류기
현재 유형	DC 및 AC	AC 전용
격리	격리 없음	갈바닉 절연
일반적인 정확도	0.1%~1%	0.5%~1%
발열	고전류에서	중등교육이 낮음
PCB 설치 공간	매우 작음	중대형
비용	낮음	더 높음

정확도 등급이 가장 먼저 검증됩니다. FHCT019 고정밀 5-60A/2.5mA 변류기와 같은 1등급 CT는 온도에 걸쳐 안정적인 성능이 필요한 스마트 미터링 애플리케이션을 지원할 수 있습니다. FHCT019 정밀 CT 낮은 위상 오류와 높은 선형성의 균형을 유지하면서도 PCB 설계에 쉽게 통합할 수 있는 구성 요소의 예입니다.

Accurate 5-60A Current Transformer with 2.5mA Output

2.5mA 출력의 정확한 5-60A 변류기 FHCT-019는 유연한 연결 옵션을 갖춘 산업용 계측 및 모니터링용으로 설계된 넓은 전류 범위에 걸쳐 높은 정확성과 선형성을 제공합니다. 제품보기 →

정확성 외에도 자체 가열 및 주변 변동으로 인해 출력이 바뀔 수 있으므로 온도 계수가 중요합니다. 션트의 경우 망가닌과 같은 낮은 드리프트 합금이 바람직합니다. CT의 경우 코어 재료와 권선 방법에 따라 전류 범위 전체에서 비율이 얼마나 균일하게 유지되는지가 결정됩니다. 또한 버스트 전류 정격을 확인하십시오. 100A 분류기는 몇 밀리초 동안 500A 돌입을 견딜 수 있지만 CT는 해당 이벤트 중에 파형을 포화시키고 왜곡할 수 있습니다.

전류계 회로 통합 시 설계 고려 사항

감지 구성 요소가 선택되면 주변 회로가 이를 보호하고 신호를 올바르게 처리해야 합니다. 세 가지 세부 사항에 주목할 필요가 있습니다.

부담 저항: CT의 경우 2차측의 버든 저항이 출력 전압과 위상 변이를 결정합니다. 포화를 방지하려면 정격 범위 내에서 부담을 유지하십시오.
과전압 보호: 전류 경로의 과도 현상을 처리하려면 ADC 입력에 직렬 저항기와 클램핑 장치를 추가하세요.
교정: 모든 PCB에는 추적 저항과 부품 허용 오차가 있습니다. 수정된 오류를 없애기 위해 최종 조립 단계에서 교정합니다.

이러한 관행은 다음과 같은 애플리케이션에서 특히 중요합니다. 스마트 전기 계량 , 전류계 회로는 재보정 없이 수년간 정확한 상태를 유지해야 합니다. 가장 엄격한 샷 간 일관성이 필요한 제품의 경우 전용 정밀 전류 감지 솔루션을 사용하면 설계 프로세스를 간소화할 수 있습니다. Fanhar가 정밀 전류 감지 접근 방식을 어떻게 구성하는지 확인할 수 있습니다. 정밀 전류 감지 개요.

피해야 할 일반적인 함정

신중하게 선택한 션트나 CT라도 주변 설계에 결함이 있으면 좋지 않은 결과를 낳을 수 있습니다. 제품 개발에서 가장 흔히 볼 수 있는 실수는 다음과 같습니다.

전류 범위에 비해 저항이 너무 높은 션트를 사용합니다. 이로 인해 자체 발열이 발생하고 전압 강하가 발생하여 공급 레일이 불안정해질 수 있습니다.
CT 2차측은 절대로 열어두어서는 안 된다는 사실을 잊었습니다. 2차 개방형은 고전압을 발생시켜 절연체나 장치를 손상시킬 수 있습니다.
공통 접지가 있는 계량 회로를 전원 회로에 연결합니다. 이는 CT의 절연 이점을 상실하고 ADC에 잡음을 주입할 수 있습니다.
전력 측정 시 위상 오류를 무시합니다. 전압과 전류 사이의 작은 위상 변화라도 실제 전력, 특히 역률이 낮은 경우에는 큰 오류가 발생할 수 있습니다.