Amplio rango de detección de corriente a +5kVDC

Estoy trabajando en una placa de control e interfaz para suministros de alto voltaje, que requiere que se implemente una medición de corriente. Los términos generales de la pregunta son similares a éste . El dispositivo a través del cual quiero detectar la corriente es de hasta +5 kV CC, pero no se garantiza que la tierra esté aislada, por lo que implementar la detección de corriente del lado bajo no es trivial. Al escribir esta pregunta, también encontré esta respuesta que es para una aplicación muy similar, pero espero que la corriente consumida oscile entre nanoamperios y un máximo de aproximadamente medio miliamperio en mi caso.

Deseo medir la corriente de salida del módulo de alimentación de alto voltaje a lo largo de algunas décadas, idealmente desde submicroamperios hasta miliamperios. La última "visualización" de los datos será manejada por un microcontrolador, pero para acceder al rango dinámico requerido, he estado pensando en usar un LOG112 para detectar directamente la corriente en relación con una referencia. En primer lugar, para obtener la corriente del circuito de alto voltaje, me dijeron que un optoacoplador funcionará con unos pocos microamperios y me recomendaron el Vishay CNY66, que en un sentido simplificado tengo la intención de implementar como a continuación:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En la práctica estoy usando un LOG2112 ya que todo este sistema tendrá dos canales de alto voltaje. Como referencia actual, tomo la referencia de 2,5 V integrada del amplificador logarítmico y la paso por una resistencia de detección.

¿Este tipo de arquitectura parece sensata? No estoy completamente seguro de cómo debo elegir el valor de R lim (R2) o qué tipo de sensibilidad debo esperar.

Cualquier consejo será apreciado.

Feliz navidad.

EDITAR: Cambió el diagrama para corregir un error con la conexión de la carga de alto voltaje.

Ha comenzado el proceso de especificación, con ideas de rango dinámico (0,1 uA a 1 miliamperio, por ejemplo). Otros requisitos: qué resolución (# bits), qué precisión (10 %, 0,01 %), qué velocidad (3 mediciones/segundo), qué tan rápido se ajusta a la medición de precisión después de que la corriente tiene un cambio de PASO, qué estabilidad de temperatura, con qué frecuencia para calibrar, que volumen va a destinar (1 pie cubico, 1 codo de pulgada) para la medicion, que potencia, cuantos voltajes de potencia, potencia flotante? qué interferencias están cerca, una y otra vez.
Gracias por su respuesta. En el lado digital, todas las preguntas de resolución se resuelven en su mayoría porque usaré el ADC integrado del microcontrolador para acceder a la medición. La precisión de un pequeño porcentaje estaría bien. Establecerse en un segundo estaría bien. Es deseable una estabilidad de temperatura de menos del 1% por grado C. No debería ser necesaria la calibración. El tamaño del subsistema de medición debe ser inferior a 45 x 14 mm. El consumo de energía de menos de unas pocas decenas de milivatios estaría bien. Los voltajes de alimentación ya disponibles son +15, -15 y +5. ¿Alguna pregunta más?
Realmente no desea conectar el HV (incluso a través de una resistencia LED/5M) directamente al LOG, ¿verdad? ¿No te refieres a conectar el REGISTRO a la salida opto?
@WhatRoughBeast Tienes razón. Lo siento, intentaré editar eso ahora. La "resistencia de 5M" es realmente solo la carga para nuestro sistema de alto voltaje. Como dices, el LOG se conectará a la salida opto en este esquema.

Respuestas (1)

¿Este tipo de arquitectura parece sensata?

No. Está tratando de pasar una señal analógica de alto rango dinámico sobre aislamiento óptico. Eso se puede hacer con éxito por algún valor de "éxito", pero es muy poco probable que obtenga la precisión y la repetibilidad que desea.

Haría una pequeña fuente de alimentación aislada, probablemente usando el método flyback con un pequeño transformador clasificado para su voltaje. Unas decenas de mA a 3,3 V es todo lo que necesita. Dependiendo de su situación, tal vez sea apropiado usar un par de baterías AA.

Este circuito aislado analiza el voltaje a través de una resistencia de detección, lo convierte en digital y luego envía la información digital a través de un optoacoplador.

No has dicho nada sobre la precisión o el tiempo de respuesta, aunque tienes un gran rango dinámico. Use un A/D delta-sigma para convertir el voltaje en la resistencia de detección. Eso le da el gran rango dinámico que necesita. Puede tardar 20 ms por conversión, pero esto no entra en conflicto con ninguna de las especificaciones que haya proporcionado. Si el objetivo final es solo mostrar el valor a los humanos de alguna manera, entonces esto es mucho más rápido de lo necesario.

Agrega un poco de filtrado de paso bajo frente al A/D. Tenga en cuenta que un A/D sigma-delta también filtra inherentemente. Ejecútelo lo más rápido que pueda de todos modos, luego realice un filtrado de paso bajo adicional digitalmente. El resultado se puede usar para actualizar una pantalla cada 500 ms aproximadamente, o mover una aguja con aproximadamente la misma constante de tiempo.

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