电流型电压互感器ZMPT101B的计算

         ZMPT101B为电压互感器，一次侧感应到电压信号，用电压/电流转换电阻将其转换为电流信号，二次侧输出信号为电流信号，故称为电流型电压互感器。ZMPT101B的数据手册如下表1所示。

表1  ZMPT101B数据手册

       一、二次侧输出电流变比为1:1，且最大不超过2mA。ZMPT101B在使用时需要计算所使用的电阻值，下面计算图1所示保护电路中各电阻的取值。

图1  过电压保护电路

       V1为检测到的电压信号，则一次侧电流i1为

                                                                 i_1=\frac{V_1}{R_{15}}

       ZMPT101一、二次侧变比为1:1，故i2 = i1。这里我们设置电压保护阈值为200V，即当电压V1≥200V时，保护动作。为使i1≤2mA，选择R15 = 120k。当V1=200V时，i1 = 1.67mA＜2mA。

       二次侧输出电流i2的大小与i1相等，但方向是流出同名端（即图中标注了“*”的3号脚）。所以

                                                       \Delta u=u_{2}-u_{1}=i_{2}\cdot R_{17}

       根据理想运放的“虚短”、“虚断”特性，可得

        图中u1 = 3.3V，故可得出  

          u_o=3.3-\frac{R_{26}}{R_{21}}\cdot\ i_2R_{17}=3.3-\frac{R_{26}R_{17}}{R_{21}R_{15}}\cdot\ V_1                

        取R17 = 51Ω、R26 = 5k、R21 = 1k，前面已有R15 = 120k，故有

u_{o}=3.3-2.125\times 10^{-3}V _{1}

       图2所示为图1后面所接电路。ua为接入到单片机的电压。当V1=200V时，uo = 2.875V。取R27 = 1k，R32 =R36 = 100k，则ua ≈ uo = 2.875V。比较器反向输入端u13 ≈ uo/2 = 1.4375V。此时电路的功能描述为：当比较器反向输入端u13 < 1.4375V时，保护动作。

       故同相输入端的电压u12 = 1.4375V。电路正常工作时，u12 < u13，比较器输出为0，保护不动作；当电路过电压时，u12 > u13，比较器输出为1，保护动作。故取R30 = 149k，R31 = 115k，此时

                                                u_{12}=\frac{R_{31}}{R_{30}+R_{31}}\times 3.3=1.4375\mathbf{V}

 图2  图1后续部分

      最终确定的各电阻取值为：

R15 = 120k，R17 = 51Ω，R26 = 5k，R21 = 1k，

R27 = 1k，R32 =R36 = 100k，R30 = 149k，R31 = 115k

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