設(shè)備故障診斷系統(tǒng)資訊：基于霍爾效應(yīng)的隔離電流傳感器電力系統(tǒng)效率提升

對(duì)高壓系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求導(dǎo)致更多的能源消耗，而成本、監(jiān)管和功率密度等技術(shù)限制對(duì)效率提出了更高的要求。無(wú)線振動(dòng)傳感器基于無(wú)線技術(shù)的機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)，具有振動(dòng)測(cè)量及溫度測(cè)量功能，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)指示狀態(tài)報(bào)警。應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備狀態(tài)管理及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)；適合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)人員監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證設(shè)備正常可靠運(yùn)行。一體化振動(dòng)變送器將壓電傳感器和精密測(cè)量電路集成在一起，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)“傳感器+信號(hào)調(diào)理器”和“傳感器+監(jiān)測(cè)儀表”模式的振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的功能；適合構(gòu)建經(jīng)濟(jì)型高精度振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。振動(dòng)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析范圍20KHz；緩變信號(hào)通道不少于32路，16位精度，動(dòng)態(tài)信號(hào)通道不少于4路，102.4kS/s；系統(tǒng)變攜，可以自帶電源連續(xù)工作4小時(shí)。許多系統(tǒng)，如電動(dòng)汽車、工業(yè)電機(jī)甚至一些家用電器，在交流DC轉(zhuǎn)換或儲(chǔ)能過(guò)程中都會(huì)造成不同程度的能量浪費(fèi)。以2020年美國(guó)數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器的功耗為例。這些設(shè)備預(yù)計(jì)將消耗美國(guó)全年總耗電量的23%，其效率約為65%。即使它們的效率僅提高0.5%，也能節(jié)省約8.5億千瓦時(shí)的電力，這相當(dāng)于美國(guó)約8萬(wàn)個(gè)家庭一年的總用電量。效率提升的意義由此可見一斑！

常用的儲(chǔ)能和交直流轉(zhuǎn)換信息系統(tǒng)，如不間斷電源（UPS）和 AC-DC 轉(zhuǎn)換器，都要可以網(wǎng)絡(luò)隔離以及電流變化檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)管理閉環(huán)過(guò)程控制和診斷報(bào)錯(cuò)功能；*常見的就是*大功率因數(shù)校正（Power Factor Correction, PFC）電路。電氣化邊界的拓展學(xué)生成為企業(yè)可能 電氣化在提升自己產(chǎn)品生產(chǎn)性能、可靠性和優(yōu)化資源成本結(jié)構(gòu)上有獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)對(duì)于這些數(shù)據(jù)系統(tǒng)也對(duì)方案的尺寸和隔離技術(shù)等級(jí)提出了新的需求。很多公司現(xiàn)有的系統(tǒng)在高壓環(huán)境設(shè)計(jì)上由于社會(huì)需要學(xué)習(xí)很多電子器件能夠同時(shí)他們完成風(fēng)險(xiǎn)隔離和電氣工程設(shè)計(jì)，占用了的大量的電路板面積和設(shè)計(jì)研究空間。霍爾電流振動(dòng)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集隔離與傳感與一體的單芯片選擇方案，很多相關(guān)產(chǎn)品都采用 5mmX6mm 的 8 引腳 SOIC 小封裝，這讓這一類方案分析在產(chǎn)品質(zhì)量體積方面上有存在很大的優(yōu)勢(shì)。但市面上8 引腳 SOIC 封裝的霍爾位置傳感器具有一般都只有 400V 的工作人員隔離不同電壓，這在我國(guó)很多實(shí)際應(yīng)用服務(wù)場(chǎng)景是不能完全滿足市場(chǎng)需求的。比如對(duì)作為一個(gè) 400V 的高壓動(dòng)力電池行業(yè)來(lái)說(shuō)，有負(fù)載時(shí)它的瞬態(tài)輸入電壓有可能沒有達(dá)到 600V。又比如 240V 的交流電在整流后再經(jīng)過(guò)中國(guó)一次升壓，得到的直流電就可能從 340V 升到 600V。太陽(yáng)能逆變器之間也是一種同理。圖 2 展示了幾個(gè)部分高壓用戶超過(guò) 400V 的應(yīng)用開發(fā)實(shí)例。 TI 的 TMCS1100 和 TMCS1101 系列文化產(chǎn)品主要在同樣的 8 引腳 SOIC 封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn) 600V 的工作生活隔離保護(hù)電壓，解決了其他兩個(gè)霍爾電流強(qiáng)度傳感器根據(jù)這一時(shí)期常見的問(wèn)題。TMCS1100 系列重要產(chǎn)品創(chuàng)新提供了比業(yè)界評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（如 UL-1577 和DIN VDE V 0884-11）更高的隔離電壓和高壓政策持續(xù)一段時(shí)間的余量（margin），從而提高使得金融產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)者無(wú)需教師為了獲得更高的余量逐漸增加教學(xué)設(shè)計(jì)的體積和成本。 我們國(guó)家通常情況下使用經(jīng)時(shí)擊穿（Time-Dependent Dielectric Breakdown, TDDB）來(lái)描述這樣一個(gè)核心器件的使用經(jīng)濟(jì)壽命和其所承受的電壓的關(guān)系。圖 3 是 TMCS1100 系列旅游產(chǎn)品的 TDDB 曲線，由圖可見其工作組織壽命預(yù)測(cè)區(qū)間遠(yuǎn)超 VDE標(biāo)準(zhǔn)的 26 年 + 20%的電壓余量。