LEM漏電流傳感器CTSR系列自檢功能淺析

萊姆電子（中國）有限公司 深圳分公司 趙蘇晉

    一：CTSR系列簡介

    CTSR系列是LEM 在2011年發布的一款用于漏電流檢測的傳感器，該系列傳感器基于Fluxgate原理，目前可實現對300ma，600ma，1A漏電流的檢測，可應用于光伏，電力等需要漏電流檢測的行業。在進行測量時候，將承載漏電流的接地線通過傳感器中間的圓孔，通過測量傳感器的輸出推算出漏電流值。

    由于漏電流檢測涉及到安全因素，因此不但要保證測量的精確性，同時也要保證器件本身是否正常�；�于這個原因，LEM在該系列產品上增加了器件的自我檢測的功能。目前該功能是市場上大部分同類產品所不具備的，本文即闡述這一功能的具體用法。

    自檢的實現有2個級別，簡單的自檢是對傳感器內部ASIC的檢測，而更完善的自檢則是對整個傳感器輸出測試電流，進而檢測漏電流傳感器精度的方式。

    二：簡單自檢功能用法

    CTSR系列的副邊共有4個管腳，分別是VCC（電源），0v（地），Ref（參考腳），Out（輸出腳）。
自檢功能是配合使用Ref和Out兩個管腳來完成的：

    首先，需要將Ref拉低至0v到1v范圍內的低電平并持續至少30ms，此時傳感器進入自檢模式；

    然后，對Out管腳的輸出電平Vout進行檢測，如果在表1所述范圍，說明傳感器正常，否則說明該傳感器已經失效；

    表1 自檢模式下的Vout輸出范圍：

    將Ref管腳的低電平釋放后40us，傳感器結束自檢模式，然后進入持續時間長約110ms的去磁模式，去磁結束之后才進入正常測量模式。整個時序詳見下圖：

    三：簡單自檢功能的實際使用

    在實際應用中，由于傳感器的Ref和Out可能會傳輸比較長的距離，因此可能引入共模干擾，為了減少共模干擾以及溫漂的影響，通常會將Ref與Out接成差分輸入的方式。本文采用了TI公司的ADS1000作為AD轉換器，該器件內置有PGA環節，可對差分輸入量放大之后再進行AD轉換。

    當CTSR的Ref用于輸出模式時，Vout的輸出范圍可達2.5v±2v，因此如果需要得到整個測量范圍的值，需設置PGA=1。

    實現自檢模式時，將微控制器的IO口置為高電平，經U3跟隨之后驅動Q1，此時Q1導通，由傳感器內部的2.5V基準經過內部的500ohm電阻給Q1灌電流，將Ref拉低，當這一過程持續超過30ms，傳感器開始自檢，此時將AD采集得到的數據與表1中的數據進行比對。由于U1將Ref和Out接成差分模式，因此應該是將AD值與Vout和Vref的差值進行對比。

    例如采用CTSR 0.3-P時，如果發現AD采集值在[0.7，1.7v]的范圍，則表明傳感器自檢成功，否則失敗。