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[参考译文] GFCI

Guru**** 651690 points
Other Parts Discussed in Thread: AFE3010
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1214799/gfci

主题中讨论的其他器件:AFE3010

您好!

我正在寻找用于电动汽车充电器的 GFCI 设计的 IC。 我正在寻找与 LM1851类似的功能。

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    你好、Himit、

    我将对此进行回顾、并很快做出响应。

    此致、

    彼得

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    你好、Himit、

    AFE3010和 LM1851的最终功能与 UL 943兼容性相似。 AFE3010使用数字逻辑来实现可变跳闸时间与跳闸电流的关系、噪声滤波、中性点至接地检测和自动监控自检。

    AFE3010是用于 UL 943 GFCI 的单个 IC 解决方案、具有自动监测自检。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    感谢您的建议。 是的、我遇到了 AFE3010、它非常适合 GFCI、但我正在寻找组件最少、更便宜的选项。 我正在寻找可以轻松用于内部实验室返工的封装。

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    嗨、Himit、

    我们没有任何其他特定于接地故障的 IC 器件。 您需要开发如下所示的分立式电路、或将 LM1851 (或类似器件)与 微控制器/处理器配对 、以处理设计所需的任何功能、特性、自检等。

    https://www.ti.com/lit/ug/tidua56a/tidua56a.pdf

    https://www.ti.com/lit/ug/tidua39a/tidua39a.pdf

    https://www.ti.com/lit/ug/tiduf03/tiduf03.pdf

    希望这对您有所帮助。

    此致!

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    感谢您的建议。 在阅读这一点时、我遇到了零相电流变压器一词。 AFE3010或任何类似的 IC 是否需要零相电流变压器、也可以与正常变压器一起工作、因为 ZCT 专用于检测泄漏电流。

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    你好、Himit、

    没问题。 AFE3010不需要 ZCT。

    如果您有任何其他问题、请发帖咨询。

    此致、

    彼得

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    Himit、您好!

    我了解您正在寻找用于电动汽车充电的 GFCI、我想重点介绍一个参考设计、该参考设计可帮助检测采用开环磁通门拓扑的交流和直流故障电流。 我指的参考设计是 TIDA-010237

    此致、

    埃罗尔  

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    尊敬的 Peter:

    它可以与任何具有所需额定值的电流互感器配合使用、对吧?

    谢谢。

    希米特

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    嗨、Himit、

    AFE3010可与任何电流互感器配合使用、但为了进行中性点接地故障检测、您需要具有~200匝的第二个磁芯来驱动 NGOUT 引脚。 当然、CT 的额定电压应适用于特定应用。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    我已订购 AFE3010的评估板、但对此我有少许怀疑。

    1) 1)我没有为此 EVM 使用螺线管、我们需要连接10-15K 电阻器、而不是螺线管。 我要将加热器用作额定功率为120VAC 7A 的负载。 对于此应用、此电阻器的额定功率是多少?

    2)要检查 SCR 或 OUT 引脚的信号,我可以使用高压差分探头,但任何高压差分探头是否合适? 我可以为此使用 Micsig 的 DP10013吗?

    3) 3)根据工作功能 AFE3010、只要出现故障、就会触发 SCR。 现在、我如何区分真实的故障和自检引脚产生的故障? 如何将其应用到我的电动汽车充电器设计?

    4) 4)对于电动汽车充电器应用、我将驱动50A 继电器。 现在、我正在考虑将 SCR 的阳极与我的控制器相连、因此当存在故障信号时、SCR 的阳极将与阴极相连(此处的阴极为接地)。 我无法使用此功能、因为 AFE3010的接地与电路板不常见、但它是悬空的。 能否使用此信号直接驱动继电器? 能否将 SCR 的引脚输出与控制器相连(在这种情况下、控制器的接地和 AFE3010的接地不常见)?  

    5) 5)这里我们将使用桥式整流器为 AFE3010生成电源、而不是可以直接将电源(VDD)引脚与直流电压相连? 如果是、那么该直流电压的范围应该是多少? 如果我可以使用直流电压作为电源、那么它将解决我的悬空接地问题。

    6) 6)关于如何通过适用于电动汽车充电器的控制器来实现 AFE3010以控制继电器的泄漏电流、您有其他解决方案吗?

    谢谢!

    希米特

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    你好、Himit、

    1.电磁阀(或仿真电阻)不依赖于负载。 此电阻器的额定功率取决于其电阻以及是否能够承受多达两个线路周期。  

    2.您列出的探头的额定 电压为1000V,因此这应该是可以接受的。

    3.由于自检故障引起的任何故障都将导致警报引脚闪烁,从而驱动 LED。

    4. 您需要避免将 AFE3010直接连接到任何接地层 IC。 使用全桥整流器时的 AFE3010将具有浮动的 HV 接地。 因此、将此分流器连接到任何其他与 AFE3010接地不同的 IC 或处理器都会导致 EOS 损坏。

    您可能需要找到一种方法、通过使用光耦合器或 FET 将信号从 AFE3010隔离到任何接地级 IC。

    也许可以使用 SCR 触发电流来激活继电器、但对于 SCR 而言50A 可能太多、此外 SCR 的导通时间也可能不会持续超过半线路周期、因此对于某些继电器而言可能并不可靠。

    5.是的,你可以使用一个直流电源,只要它大于等于20V。 您可以使用更高的电压、但 需要使用限流电阻器、因为这将为内部20V 并联稳压器供电。

    6.我需要更多关于继电器的信息。 AFE3010可以提供信号、但需要更多信息、它是否会驱动 SCR 足够长的时间以激活继电器。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    感谢您的答复。 根据你们的回答,我有一些疑问。

    1.如何计算10K 电阻器的额定功率、以便承受最多两个线路周期? 我有 EVM、在我打开它之前只需要这个电阻器、您也可以根据我的应用向我推荐任何推荐的器件。

    2.即使测试成功,我也要检查信号,这样我就可以证明它的功能正常。 它每3秒(180个周期)为60Hz 信号生成一次故障信号。 我可以将差分探头连接到 AFE3010上的 SCR 引脚上、或将其连接到 SCR 的阳极上。 除了 LED、我可以像这样检查自检、对吧?

    3、这里我把它用在电动汽车充电器上、闪烁的 LED 如何帮助我区分 真正的故障和自测引脚产生的故障呢? 我正在尝试添加一些功能、比如当 SCR 触发故障信号或自检信号时、我会将其用于 MCU 或继电器、但我怎么知道这是自检导致的真正故障或故障? 我只是想实现、当出现真正的故障时、它会切断继电器的电源、但当出现自检故障时、它运行得非常好。

    4.如您在回答5中所提到的、我将使用20V 直流电、因此在这种情况下没有悬空接地、对吗? 在这种情况下、我可以对 Q1的发射极和用于连接 PH 引脚的电容器(C8)使用相同的接地吗?

    5.我有20V 的20V 直流电压、并联稳压器、即使在这种情况下、我是否需要使用限流电阻器? 如果是、那么它会产生一些压降、最终我的电压会小于20V。

    6.我们将使用 HFE10-1/12-HT-L2。

    static6.arrow.com/.../hfe10.pdf

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    嗨、Himit、

    我承认它并不是完全直接的、因为它取决于电阻器在一个线路周期(16.7ms)中可承受的峰值电流、这可能不是很容易获得的。 从10kΩ 上^讲、Δ C 在一个线路周期上的平均功率是120Vrms 10kΩ 2/Δ T = 1.44W、但您不需要任何接近该值的东西、因为 SCR 将不会连续导通。 我个人使用了1/8W、10kΩ Ω 电阻器、而不会损坏电阻器。 您^考虑一个 PWM 的平均功率(16.67ms 开启、300ms 关闭)、平均功率=(170pk * SQRT (2* TON/TOFF)) 10kΩ 2/μ W = 157mW。  

    2.只需打开系统(接通电源),观察报警 LED 在250毫秒后闪烁一次,即可检查系统是否工作正常。 要观察所有功能、只需相对于 GND 探测以下引脚:OUT 和 SCR。 请参阅数据表中的应用曲线、了解工作系统的信号外观。

    3. 需要逻辑(或处理器/MCU)来确定自检/实际故障并执行相应操作。 此逻辑将为:如果警报未闪烁、则为实际故障;如果警报闪烁、则自检失败。 该器件在自检失败时自动点火 SCR、以符合 UL 943的安全标准。 如果系统整体发生故障并且不再能够检测到实际故障、则会很危险。

    您可以通过将 SEL 引脚悬空来禁用 SCR 自检、但无法禁用定期自检(FT 引脚)和连续自检(SCRTST 和 PH 引脚的看门狗计时器)。

    4.是的、在典型应用电路中接地的一切仍必须保持 AFE3010接地。

    5.如果您的外部源是20V、则无需在 VDD 引脚中使用限流电阻器。  

    6. 此继电器可能无法仅通过 SCR 引脚安全激活。 产品说明书显示了50ms 最短脉冲持续时间。 SCR 只能驱动继电器1个线路周期(16.67 ms)。 此外、标称线圈电压为12V。 SCR 引脚不能超过5V。 您需要创建另一级、在 SCR 信号激活后、将继电器线圈驱动为12V 并至少持续50ms。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    非常感谢您提供的所有答案。 请根据您的回答找到我更新的评论。

    1.就在安全方面、我想并联使用10个额定功率为250mW 的100k 电阻器(内部测试很容易获得)、最终达到10K 和2.5W。 能否使用这样的组合?

    2.如果我有任何疑虑,我一定会检查并更新您的信息。

    3.根据数据表、AFE3010将触发 SCR、用于检测实际故障或自检引起的故障。 现在、对于 LED 闪烁、我可以直接将其与 MCU 连接、如果自检通过、则该 LED 将为低电平、如果自检失败、则该 LED 将闪烁。 它在真实故障中的状态是什么? 您提到了即使自检通过、警报未闪烁但也未闪烁的真实故障。 我还是不明白如何区分真正的故障和 自检导致的故障。

    我来解释一下如何使用 AFE3010来检测电动汽车充电器的接地故障和控制继电器。 我将 SCR 的阳极与 MCU 连接(我将使用光耦合器来使两个接地端都公共)、现在出现故障时、会触发 SCR、阳极将接地。 由于该引脚与 MCU 相连、因此它会检测到故障、并可以通过 MCU 控制继电器(此时我仍然不知道如何区分真正的故障和自检引起的故障)。 如果您对此有任何其他建议、敬请告知。

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    嗨、Himit、

    1.是的,你可以做到这一点,但我想你会观察到,当器件触发 SCR 时,这些电阻几乎没有感觉到任何温度升高。

    3.逻辑是这样的:如果 MCU 看到 SCR 触发并且警报不闪烁、那么确实出现了故障。 如果 MCU 看到 SCR 已触发且警报正在闪烁、则 AFE3010会检测到寿命终止(EOL)情况(因此自检失败)。 因此、为了确定不同的状态、您可能还需要监测 SCR 引脚。

    因此、如果您使用继电器打开开关、则不需要实际的 SCR 部件。 我假设您可以使用 SCR 通过继电器线圈拉高电流、但这需要经过验证、尤其是考虑到继电器的最短脉冲持续时间为50ms。 请记住您将必须通过的标准、对于 UL 949高电流故障、50ms 时间过长、但我不确定您想要满足哪些标准/法规。

    至于 MCU 监控所有这些情况、我认为 MCU 监控 SCR 引脚而不是 SCR 阳极会更容易。 SCR 阳极将会相当大地振荡、其中可能存在一些 MCU 固件必须忽略的非线性。 ~ MCU 可以简单地检测 SCR、那么仅当 SCR ~>1V 且持续时间 μ s>5ms 时触发。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    我已经测试了 AFE3010EVM、工作正常、符合预期。 当我打开电源后、LED 闪烁一次、然后熄灭。 我甚至已经使用差分探头检查过 SCR 信号、它大约为50-60mV、我正在使用50倍衰减、因此大约为2.5-3V  

    1)很抱歉再次向您询问、但我仍然不清楚如何区分自测引脚产生的实际故障和故障。 我知道当 SCR 为高电平且 LED 闪烁时、自检失败、因此我们只讨论两个条件。

    1.实际故障: 在这种情况下, SCR 高,直至有泄漏电流。 在这种情况下、将警报引脚置于低电平。  

    2.自检产生的故障:在这种情况下,当 FT 引脚有故障信号时, SCR 高几毫秒。 在这种情况下、将警报引脚置于低电平。  

    在这两种情况下、SCR 引脚都为高电平、那么我如何知道它是否为实际故障?

    2) 2)我打算仅订购 AFE3010 IC 并在通用板上设计类似的电路、在此过程中我需要注意什么?

    3) 3)我现在想为2级交流电动汽车充电器实现该设计240VAC 和40A、我应该更改哪些组件? 是否有关于电流互感器的详细信息?

    4) 4)对于如何使用光耦合器来隔离接地和直接通过 MCU 引脚使用 SCR 信号、您有什么建议吗?

    5) 5)如何使用 PTT 引脚测试电路?  

    谢谢!

    希米特

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    尊敬的 Peter:

    我还有一个问题。 我将订购 AFE3010并将其焊接在具有16引脚 QFN 封装的通用板上、但该通用 PCB 上没有裸片焊盘、这会产生任何问题吗? 我知道裸片焊盘是接地端、它应该在内部与接地引脚相连。

    谢谢!

    希米特

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    e2e.ti.com/.../AFE3010-BOM_5F00_calculations.xlsx

    你好、Himit、

    1.

    实际故障:SCR 在~1个线路周期内变为高电平。

    自检失败:SCR 在~1个线路周期内变为高电平、并且警报开始每秒闪烁一次。

    2。您基本上需要重新创建 AFE3010EVM。 如果您不需要中性点接地检测、则不需要200圈线圈、并且可以将 NGOUT 引脚悬空。 如果您不需要 SCR 自检、则可以将 SEL 引脚悬空并将 SCRTST 和 PH 引脚短接在一起。 因此、看起来像这样:

    3.对于240VAC,您需要调整一些组件。 我附上了一个有关如何调整240VAC 的组件功率值的计算器。

    4.我不熟悉光耦合器、但应该可以对信号进行转换并隔离 AFE3010和 MCU 的接地端。

    5.可以使用 PTT 或 SWOPEN 引脚来测试电路。 您可以使用一个简单的常开开关将任一引脚拉至低电平。 请参阅图11-14、了解在切换这些引脚时器件将如何响应。

    至于散热焊盘、一般原型设计中不需要接地、但任何系统验证都应该接地、因为这是测试器件的方式和对其进行特性评估、是封装的最佳实践。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    非常感谢您为我提供的支持。 我真的很感激。

    1.

    实际故障:SCR 在~1个线路周期内变为高电平。

    自检失败:SCR 在~1线路周期内变为高电平,且警报开始每秒闪烁一次。

    自检通过:? (是否与真正的错误相似?)

    2.是的,我现在不需要两个测试,所以会遵循你的建议。

    3.现在根据计算器工作表,我明白我需要更改 R1、R2、R3、R4、R11和 R8的值。 我将遵循此表中 R9、C3、Rs 和 Cs 的建议值。 设计中的所有其他元件都将保持不变、对吧?

    我是否可以使用 CR8420-1000-G 而不是电流互感器、因为我不需要接地中性点故障?

    现在、对于  R1、R2、R3、R4、R11和 R8的计算、 我有一些疑问。

    R1、R2、R3、R4计算:为此我需要更高的功率和/或更高的电阻,我可以使用的最高电阻值是多少? 根据功率计算表、峰值功率将为2.310W、因此为电动汽车充电器找到这些尺寸更小的高功率电阻器很难。 我能否并联使用3-4个电阻器以使其具有更高功率的等效电阻? 您是否还有其他解决方案?

    R11 :由于我不使用 SCR 测试,我不需要这个电阻器。

    R8计算:此处 Q1最大功耗为80W ,与120VAC 相比,240VAC 的峰值功耗增加4倍。 在中、EVM R8值为10.5K、0.75W。 根据 R8-Q1集电极电阻器功率计算、如何通过使用相同的晶体管仅检查电阻器的功率? 10.5K、1.5W 足够吗?  

    4.我将在没有裸片垫的情况下连接 AFE3010、如果有任何问题、也会告诉您。

    谢谢!

    希米特

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    你好、Himit、

    1.对于任何自检通过(周期性或连续)、器件不执行任何操作并保持就绪模式(准备好跳闸到实际故障)。 设备在自检通过后执行操作的唯一时间是激活 PTT 或 SWOPEN 引脚(请参阅图11到14)。

    是的、在调整更高的线路电压时、您只需更改 R1、R2、R3、R4、R8 R11和 R12。 当然、还要确保所有串联电容器具有正确的额定电压。

    对于 VDD 处的限流输入电阻器、您可以添加更多与 R1||R2和 R3||R4并联的电阻器、以便使用额定功率较低的电阻器。 此处的权衡是 PCB 空间与电阻器额定功率。 我在上一主题中附加的电子表格实际上包含一个选项卡、用于计算3个并联电阻器所需的电阻(相对于典型值2)。

    请记住、这些电阻器的主要限制因素是 UL 943第6.31 c 节)的要求、其中即使其中一个电阻器发生开路故障时、系统也必须保持工作状态。 在电池 D36或 G36中、我提供在这种最坏情况下应该提供的功率、选择以240VAC 为基准的任何功率。 当然、请参阅您正尝试遵守的标准和法规。 您的系统标准的要求可能与 UL 943不同。

    例如、在典型的2个并联电阻(R1||R2和 R3||R4)中、对于240VAC 线路和18kΩ Ω 电阻器、每个电阻器需要至少0.706W 的额定功率; 但是、如果其中一个电阻器发生故障并打开、则每个电阻器的额定功率应至少为1.255W 以便系统保持运行。

    如果您将线路电压更改为240VAC (假设 最大电压为276 VAC;变化为+15%)并添加第三个并联电阻器(R1||R2||R13和 R3|R4|R14)、那么 您应该首先将 每个电阻器的电阻增加到每个28kΩ Ω 至20kΩ Ω 之间的任何位置。 如果我们选择 R=4 26kΩ Ω、那么每个电阻器至少需要0.657W 额定功率;然而、如果这些电阻器中的一个发生故障并断开、那么每个电阻器的额定功率应该至少为0.946W。

    所有这些数字、我都是使用我发送给您的上述计算器确定的。

    对于 R11、是的、您不需要这个、但您应该将 SCRTST 短接至 PH。  

    对于 R12、您需要使电阻或额定功率加倍、对于240VAC、但是由于 PH 和 SCRTST 短接在一起、您需要再次使电阻或功率加倍、因为您要通过 R12使漏电流加倍。

    R8应该是一个相对较低的功率电阻器。 最坏的情况是确实存在故障条件时、FR 将每60个周期开启 Q1一个周期(60Hz 线路为1秒)并重复此过程5次(60Hz 线路为5秒)。 在连续第5次自 FT 失败后、器件将确定是否存在故障情况、从而触发 SCR 并闪烁警报。 在计算器中、我计算平均功率的方法是计算 Q1在一个周期内的 R8两端的 RMS 压降、在一秒的时间范围内其余部分的 RMS 压降。 对于以240VAC 独家功率运行的线路、您可以将 R8加倍或将 R8的额定功率加倍。 因此、对于 R8 = 20.9kΩ Ω 且线路= 240VAC、R8所需的额定功率为0.09W、因此任何大于0.25W 的电阻器都应该非常可靠。

    希望这一切都是合理的。 请告诉我、我还可以如何完成您的原型设计。

    此致、

    彼得

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    Peter、您好!

    非常感谢您的答复和支持。

    我将解答您的问题、如果我有任何疑问、我会告诉您。  

    同时、我有一个问题 、例如使用了 AC1050电流互感器、但 FB 和 REF 引脚的初级和次级绕组连接是否有任何类似?  

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    尊敬的 Peter:

    请根据您的答案找到我的以下问题。  

    1.再次回答该问题、但 PTT 和 SWOPEN 引脚在一段时间内一直处于低电平有效状态、如图11-14所示。 我们将这些引脚保持在低电平。 继电器故障时、这些引脚的行为如何?  

     ~要实现的是、我将 SCR 引脚与 MCU 连接、并在 SCR ~>1V 且持续 >5ms 时将其视为真正的故障。 接下来、我将控制继电器并切断电源。 现在、实际故障和自检故障的 SCR 引脚状态相同。 哪些其他引脚的行为不同、以区分实际故障和自检故障?

    实际故障-

    SCR -高电平持续几毫秒。

    警报-低

    PTT -?

    SWOPEN -?

    自检导致的故障-

    SCR -高电平持续几毫秒。

    警报-低

    PTT -?

    SWOPEN -?

    3.对于电容器、250VAC、与 EVM 一样、没问题、对吧? 在 EVM 中、我们设置了最大120VAC、在我的设计中、我们设置了线路1和线路2。 线路1或线路2相对于接地的电压为120VAC。 如果我检查它们之间的电压、则为240VAC。 在这里、我们在线路1或2上使用了电容器、但没有在2条线路之间使用、因此我觉得电容器的额定电压可以。 请多多指教。

    4. 我有一个问题、比如我使用了 AC1050电流互感器、但是 FB 和 REF 引脚的初级和次级绕组连接有什么问题吗? 可以使用此电流互感器吗?

    对于其他一切、我将遵循您的建议、完成原型设计并将其结果与 EVM 进行比较。

    谢谢!

    希米特

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    你好、Himit、

    1.在故障或自检通过时 PTT 和 SWOPEN 不执行任何操作。 它们是数字输入引脚、应由用户驱动/控制(通过按下常开按钮)或将引脚拉低的 MCU GPIO。

    您对自检故障期间警报的描述似乎不正确。  一旦器件确定其未通过定期/连续自检、SCR 被触发、并且警报开始以0.5Hz 的频率闪烁(关闭1秒、持续1秒、其中打开时间是在3kHz、50%占空比时从 GND 调制到~5V 的警报电压脉宽)。

    因此、MCU 确定由于自检失败而触发 SCR 的唯一方法是等待最多1秒、并检查警报是否变为高电平。 如果 MCU 在实际故障发生时等待很长时间、这就不是安全的方法。

    3.电容的额定电压应与馈入桥式整流器的电压相当。 因此、如果整流器输入是线路1和中性、那么120VAC 应该没问题。 Line1和 Line2是否同相? 使用多相系统时、可能需要考虑每条线路都需要一个 AFE3010电路。 AFE3010检测来自电流互感器的差分电流、该差分电流需要与时钟来自的线路电压同相(内部时钟由相位(PH)引脚感测的过零转换设置。

    4. AC1050似乎是与 AFE301搭配使用的一款完美的电流互感器、如 AFE3010典型推荐原理图所示

    听起来很不错。 我期待您取得成果。

    此致、

    彼得

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    e2e.ti.com/.../AFE3010-Schematic.pdf

    尊敬的 Peter:

    我已完成原型设计、但未通过自检。 在大约5-10秒的上电后、LED 在1秒的间隔内闪烁。 我已经检查了所有的连接和一切、因为它看起来很好。 我附上了有关连接的原理图。  

    让我根据此原理图向您介绍几个方面的最新情况。

    1.首先我尝试针对120VAC 实施、一旦在120VAC 上进行了测试、我将在240VAC 上进行检查。

    2.对于 R1、R2、R3和 R4、我已使用了11个100K 的并联电阻、因此最终两个对的总电阻为9.09K。

    3.我在 D2的线路和阳极之间使用了10个100K 电阻来代替螺线管,它与 EVM 一样。

    4.我没有使用 C11、因为它在 EVM 中也没有负载。

    5.对于 R12、我使用了两个2M 的并联电阻、因为我要先在120VAC 条件下检查它的功能。

    6.对于 R8、我并联使用了43K、43K 和20K 电阻、因此最终是10.36K、 我想检查它在120VAC 上的功能。

    7. C3使用了680nF 电容器。

    8.NG_OUT 和 SEL 引脚在此设计中悬空。

    9.我已经将 AC1050电流互感器的2个引脚连接在 C3电容器上。 在这个设计中、我并未考虑将哪个电流互感器引脚与 FB 或者 REF 引脚相连。 我希望这没问题。 AC1050有3个引脚、但第3个引脚仅用于支持、我使用了2个引脚。

    对于根据 EVM 数据表执行的调试步骤、我已经检查了前6个步骤、其中一切都正常。 接下来我要检查 FT 引脚、差分探头位于何处。

    您对此调试有什么其他建议吗?

    谢谢!

    希米特

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    尊敬的 Peter:

    还有一点。 我没有用它连接任何负载。 是否会影响 AFE3010的工作功能?

    谢谢!

    希米特

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    嗨、Himit、

    否 负载的存在与 AFE3010的运行无关。

    可能是 Vout 信号与热中性同相、或者反馈增益(由 R7设置)不够高。

    我建议使用高压差分探头来探测 OUT-GND 和线路(热中性点)、并查看您是否可以得到它以匹配图17、除非 OUT 没有任何正弦波分量、而是一条~2.5V 的平坦曲线、并且每3秒出现一个向下脉冲。 使用 Vout 小于2.3V 的下降沿触发器来捕捉此情况。 它应该很明显。  

    实际情况是该器件在通电后1秒内无法看到此向下脉冲、因此它每秒重复 一次该测试、直到连续5次失败。 一旦发生这种情况、它将触发 SCR 并闪烁报警。

    如果信号同相、则 确保 PH 连接到 HOT。 如果是、则反向将 CT 线圈连接到 AFE3010。 如果信号相位差达到~180 (这正是您所需要的)、则增大 R7、直到看到 Vout 毛刺脉冲达到~1.9V、并且系统停止通过自故障测试。

    请注意、您选择的 Q1可能具有足够高的 β、因此无法真正拉取足够的电流、这可能是器件未出现此故障的原因。 如果您更正系统后、您将意识到这一点、您会看到器件不会以5mArms 跳闸、而是以更高的速度跳闸。 这意味着必须降低增益(降低 R7)。 如果故障重新出现、请考虑更改 Q1或减小 R8、直到器件停止未通过自故障测试。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    我已经按照你的建议做了一些改变,但我仍然有一些疑问

    1.我已经用差分探头检查了下降沿的信号,但是没有信号(如0V )。 因此、我也使用 EVM 检查了相同的功能、但在 EVM 中、OUT 引脚上没有信号(例如0V)。 我无法同时检查 OUT-GND 和线路(热中性点)、因为我只有1个差分探头。 这样、我就可以在 EVM 中也在原型中检出信号。

    2.您刚才提到 OUT 引脚应该异相才能正常工作、但您也提到 OUT 引脚是大约2.5V 的平线、那么我怎么知道它是否同相异相呢?

    3.我改变了电流互感器的连接,但结果仍然是一样的。 对于 AC1050、他们已经提到了引脚3:通常只用于机械支撑、但是将用在中心抽头设计上。 这会造成任何问题吗?

    4.我在内部焊接 AFE3010、可以对任何引脚进行干焊。 我已经用放大镜观察到它,也用 DMM 检查它,它看起来不错,我. 您有什么建议我如何核实这一点吗?

    5.由于我没有足够的数据来说明为什么会出现故障,我不知道应该增加或减少 R7和 R8的值,但我今天会把它改为附近的值,看看它的行为是怎样的。

    谢谢!

    希米特

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    尊敬的 Peter:

    在进一步测试后、我几乎没有更新过。

    1.我可以检查 EVM 和原型的输出信号、唯一的区别是 EVM 中有向下脉冲、但在我的原型中没有。 我已经通过交换电流互感器的引脚再次检查了这一点、但结果仍然相同。 由于我不知道我的系统是同相的还是异相的、但仍然按照您的建议、我只是尝试将 R7的值增加到39K、然后再次检查。 从这一点开始、原型板上的 LED 根本无法正常工作。 我还附上了一个图像、用于显示此阶段信号的外观。 我曾尝试将 R7降低到36K、但输出引脚上的 LED 和脉冲的结果仍然相同。

    为什么会发生这种情况? 我接下来应该怎么做?

    谢谢!

    希米特

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    嗨、Himit、

    OIT 信号无法接近2.5V 偏置点是个问题。  

    您能否尝试测量 VDD 以确保它为20V?

    如果 VDD 正常、则放大器上可能存在负载问题。 尝试将线圈电容器从620nF 降到较小的值、并降至100nF、以查看这是否能使其稳定。  

    若要检查是否存在焊接错误、您可以尝试用导线将变压器连接到 EVM、但请记住、不能同时连接这两个变压器。 EVM 具有单插座连接器、这一点非常简单。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    在前一个电路板中、由于某种原因 AFE3010受损、因此我移除了它并添加了一个新的、以便其与前一个电路板的工作方式相同(LED 在5秒钟后闪烁)。

    现在、我将重点介绍如何解决该自检失败问题。 对此,我有一些疑问。

    1.您刚才提到了 OUT 引脚应该异相才能正常工作、但您也提到 OUT 引脚是大约2.5V 的平线、那么我怎么知道它是否同相异相呢?

    2.我改变了电流互感器的连接,但结果仍然是一样的。 对于 AC1050、他们已经提到了引脚3:通常只用于机械支撑、但是将用在中心抽头设计上。 这会造成任何问题吗?

    3.由于 OUT 引脚上没有出现向下脉冲,因此我将增加 R7值,但我应该增加多少(我只是想确认一下,因为在进行此更改时 AFE3010会损坏)?

    我将按照您在之前评论中的建议进行更改、并将更新结果。

    谢谢!

    希米特

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    尊敬的 Peter:

    关于上述问题、我还有几个问题。

    我们将对具有线路1和线路2的两相系统使用此缓冲器。 线路1和 PE 之间的电压为120VAC。 线路2和 PE 之间的电压为120VAC。 线路1和线路2之间的电压为240VAC。 根据我的理解、线路1的返回路径是线路2、因此我认为我只需要使用1个 AFE3010来检测泄漏电流、对吗? 按照我所说、这是同相系统中的电压、因此120VAC 将增加到120VAC、从而使其为240VAC。 我在这里遗漏了什么东西吗?

    2、为了区分真正的测试和故障测试,我还不知道我们会怎么做。 我想要实现的是、当存在真正故障时、MCU 可以通过自检故障将其区分开、并根据 UL 标准在所需的时间段内控制继电器。 你对此有什么建议吗?

    3.我继续将 R7更新为36.5K、37K、37.5K 和38K、但仍然仅获得约2.5V 的信号、没有向下脉冲。 我还交换了电流互感器引脚、但仍然相同。  如何控制 R7或 R8才能使其正常工作?

    谢谢!

    希米特

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    嗨、Himit、

    在进一步调试之前 、请对电路进行以下系统级更改:

    1. 只将 1号线和 PE 连接到全桥整流器(D1),至少直到运行稳定为止。 因此、line2应不会与您的当前电路建立连接或相互作用。

    2.只给 线路1和 PE 电缆通过电流互感器供电。

    基本上、您需要在当前原理图中将 line2替换为 PE。

    假设 Line1和 line2是异相的、则连接 D1这可能会影响器件的运行。 如果我们不进行此更改、调试将会困难得多。 虽然是、AFE3010将检测差分故障电流、但泄漏路径可以从线路1到 PE、因此如果您仅通过 CT 馈入线路1和线路2、则不会被检测到。 您可能需要两个 AFE3010电路来测量线路1到 PE 和线路2到 PE 的故障。 AFE3010设计用于单相(热和中性)系统。

    完成后、将重复上电测试并观察行为。 我假设行为保持不变。

    1.可以、任何 V_OUT 正弦波(由于电阻泄漏)都应~180°与线路1异相。 很抱歉、我没有澄清这一点。 V_OUT 的异相交流分量由 Line1到地之间的实际电阻漏电故障导致。 因此、确认这一点的唯一方法是在原型的负载端子处将电阻故障接地。

    2.您不需要使用 CT 的 pin3。

    3.在增加 R7之前、请进行我在上面推荐的系统级更改。 还确认 Q1在自 FT 期间导通。 您可以探测 R8或 Q1、以查看 Q1是否完全导通。  

    再次尝试探测 VDD、确保它在20V 时稳定

    希望这对您有所帮助。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    1.到目前为止,我将所有的东西都连接到120VAC(线路和中性线),我的设计中的所有值都是这样的。 两相240VAC、我要讨论的是我们在120VAC 上成功进行测试后的下一个行动计划。

     现在、我将重点解决120VAC 的问题、因此我们将讨论成功测试后的两相系统。

    1.我可以使用什么类型的电阻故障? 我只有一个差分探头、因此我如何检查2个信号以验证它是同相还是异相?

    3.因为我使用的电路已经是根据你的建议(唯一不知道的是,如果它是同相或异相,所以我在增加 R7时交换了电流互感器引脚,但仍然是相同的) 我尝试了最高43K 和最低34.5K、但我只获得2.5V 信号、而没有向下信号。 正如您建议的、一旦我增大/减小 R7、OUT 引脚上的电压应达到约1.9V、对吧?

    与 EVM 相比、Q1可以导通、但导通的时间更长。 同样、与 EVM 相比、FT 引脚信号也保持高电平更长时间。 该周期是否延长前5秒? 请查看随附的图像以供理解。

    Q1_Collector_EVMQ1_Collector_PrototypeFT Pin_prototype

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    你好、Himit、

    我要说、只使用一个高压差分探头就很难调试设置、尤其是在尝试确定 CT 极性是否正确时。

    因此、该器件显然无法通过 FT 引脚通过其自检故障测试、因此要么是极性错误、系统增益过低、要么是有其他一些引脚未正确连接

    请从上电开始探测以下每个引脚:

    OUT 引脚相对于 GND

    VDD 引脚相对于 GND

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    感谢您的更新。

    请根据我当前的测试查找以下详细信息。 我们已经订购了第二个差分探头、我们很快就会收到它。

    1. FT 引脚在 EVM 中处于打开状态约2ms、对于我们的原型、则大约7ms。 因此 Q1具有相同的开启时间。 根据我的理解、FT 引脚在内部生成故障测试信号、那么为什么这一次对于 EVM 和原型来说是不同的。 我为所有这些信号附上了图片、这些图片带有便于您理解的适当名称。

    2.我同时为 EVM 和原型连接 VDD 信号。

    3.我已经订购了与 EVM 相同的 NPN 晶体管并检查了结果,但和以前一样。

    4.为了使一切与 EVM 相同、我将 SEL 引脚接地、并将 SCR_TST 引脚与 SCR 的阳极连接到51k 电阻器。 在此测试中、我一对器件通电、LED 就开始闪烁。

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    嗨、Himit、

    令人欣慰的是、您的 VDD 保持稳定。  

    AFE3010未通过自故障测试。 这就是 FT 引脚驱动整个半线周期的原因。 该故障的根本原因是放大器未感应到足够大的故障信号。

    您在上电大约200ms 后是否会立即探测以下信号?

    OUT 至 GND

    并加热到 GND。

    此致、

    彼得

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    尊敬的 Peter:

    感谢您在此期间的支持。 我使用运算放大器制造 GFCI 电路、它运转良好。

    谢谢!

    希米特