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[参考译文] TIDA-00440:测量约1nA 电机绝缘材料中的漏电流

Guru**** 681440 points
Other Parts Discussed in Thread: LMC6082, ADS1256, TIDA-00440
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/1233856/tida-00440-measuring-leakage-current-in-electric-machinery-insulation-approximately-1na

器件型号:TIDA-00440
主题中讨论的其他器件:LMC6082ADS1256

团队成员

我有一个客户正在设计用于测量电机绝缘材料中的漏电流。

使用器件 ADS1256 ADC 和精密运算放大器 LMC6082、需要测量的电流约为1nA。

我已经推荐了参考模型 TIDA-00440。 非常感谢您的答复。 谢谢你。

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    尊敬的 Donjie:

      根据 TIDA-00440设计、测量的最大绝缘电阻为100m Ω、500Vdc、这意味着最小漏电流为5uA。

    由于客户需要测量1nA 的泄漏 电流、因此如果电机的额定电压为380V 交流、此参考设计将无法满足该要求。  

    我想问一下客户为什么机器需要这样的小漏电流检测?  

    Br、

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    尊敬的 Chen:

    客户正在根据 IEEE 标准43-2013开发兆欧表绝缘测试仪。 我的客户要求具备测量3mA 至1nA 范围内泄漏电流的能力。  客户告知 之前已经开发了前面提到的电路、但是遇到了一些问题、希望提高性能。

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    尊敬的 Chen:

    客户正在根据 IEEE 标准43-2013开发兆欧表绝缘测试仪。 我的客户要求具备测量3mA 至1nA 范围内泄漏电流的能力。  客户告知 之前已经开发了前面提到的电路、但是遇到了一些问题、希望提高性能。

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    尊敬的 Donjie:

       我可以知道问题的详细信息吗? 我已引导教统局同事更好地支持。  

    Br、

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    尊敬的 Chen:

    我已将客户关于漏电流测量的问题通过电子邮件发送给客户。 我希望这对您有所帮助。



    我需要开发一个电路来测量电机绝缘材料中的漏电流。 概念是向绝缘材料施加高直流电压(高达5000V)、然后测量泄漏电流。 测量应持续1至10分钟。 测得电流的预期范围在1nA 和3mA 之间。 我使用 ADS1256 ADC、每秒采集100个样本。 我的目标是在3mA 时获得3V 的读数、在1nA 时获得1mV 的读数。 在我的初始尝试中、我尝试使用仪表放大器(两个单位增益运算放大器)、并通过继电器选择多个分流器(1k、10k、100k 和1M Ω)。 我使用了由±5V 供电的 LMC6082运算放大器。 该配置允许使用单独的模拟接地层和高压(HV)源的返回路径进行差分测量、从而确保 EMI 安全。 一旦绝缘层破裂、负载便会发生短路、并且整个 HV 都会通过分流器。 为了保护运算放大器、我添加了一个1M 欧姆的电阻器与两个放大器的同相输入端串联、这可以保持高电压并将电流限制到安全值、直到我的系统禁用 HV 电源。 但是、此电路存在问题。 绝缘材料具有电容、因此每次选择分流器时、都会由于分流器和电容负载(高达1uF)形成的 RC 而发生瞬态响应、这会持续几秒钟。  

    由于这个问题、我想探索一种用于此测量的不同电路。 我正在考虑两种可能性。 首先、我可以使用相同的仪表放大器、但将多个分流器替换为单个1kOhm 分流器并使用可选继电器实现不同的增益(1、10,100,1000)(尽管我不确定 LMC6082是否可以实现1000的直流增益)。 这种方法面临的挑战是、从测量的角度来看、由容性负载和分流器形成的 RC 充当高通滤波器。 因此、分流信号中存在来自高压电源的纹波。 对分流电压应用增益会放大此纹波噪声、使对信号进行有效滤波变得更加困难(或可能无法做到)。
     
    第二种替代方案是使用跨阻放大器(TIA)、该放大器具有由继电器控制的可选反馈电阻器。 根据我最近的研究、TIA 适用于低电流测量、但我之前没有该拓扑的相关经验、我在网上找到的所有参考资料都与光电二极管应用相关。 在我的应用中、TIA 出现了两个问题、我不确定如何解决:
     
    来自 HV 直流电源的所有返回电流都将流入 TIA。 如果我的负载(绝缘材料)出现裂纹并发生短路、我不知道如何充分保护 TIA。
    我要使用的 ADC 是 ADS1256。 如何使用 TIA 执行差动测量? 如果不可能、我能否将模拟接地平面与 HV 返回路径合并? 如果是、高压电源的返回路径不会引入 EMI?
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    大家好、Donjie:

    由于我们离线跟进、我要将此问题标记为已解决。  

    谢谢。

    玛吉