電路描述

該電路設計旨在監(jiān)視一個 AC 線路連接負載中的平均電流，并在該電流超過某一規(guī)定水平的情況下點亮一個 LED。

LT6703-2 AC 線路過流指示器原理圖

具基準的微功率、低電壓比較器

該設計的基礎是 LT6703-2，此器件把一個微功率、低電壓比較器與一個 400mV 基準整合在一個纖巧型封裝中。這款器件僅吸收 6.5μA，因而使其非常適用于監(jiān)視系統(tǒng)。

對一個來自低端¹ 電流檢測電阻器的信號進行無源整流和濾波 (實際上低端是任意的，它取決于自身接地的位置)，然后將其連接至 LT6703-2 比較器的輸入和基準。如果此信號超過了 400mV 基準，則比較器接通 LED。它不是太復雜的。

另外還有一個輸出鎖存器電路，它是一個晶體管化 SCR。LED 將保持導通，以“記住”發(fā)生了某種事情。否則您或許會錯過它!

具功率因數 = 0 的高效 VCC 穩(wěn)壓器

您可以 “把它交給人去處理”，即具有 VCC 電源的電力公司。它基本上是一個齊納二極管并聯(lián)穩(wěn)壓器，但是具有一個全波橋式整流器和一個用以降低 AC 電壓的電容器，而不是一個過時的 (不必要地耗散) 5W 功率電阻器。在該電容器中電流超前電壓 90°，因此 “實際的” 功率耗散為零 (“實際” 功率被定義為：RMS 電壓 * 電流 * cos 90°，即零)。電力公司討厭它 (在理論上)，因為他們不得不提供不被計入可計費之用電量的電流。在現實中這是沒問題的，原因是總功率級太低，而且電流波形未發(fā)生高度失真 (相比于一個具高峰值的脈動波形，它很可能比異相正弦波更糟糕)。

主要的設計問題是找到合適的電容器。200V 陶瓷電容器雖然將起作用，但是它們有點昂貴。薄膜電容器是合適之選。在仿真中標示的器件在試驗電路板上工作狀況良好。7Ω ESR 并未產生任何明顯的熱量，僅傳輸幾 mA 的電流。

LTspice 仿真

負載被設置為一個行為電阻器，以演示 LTspice 的一種“未公開的”特性。該電阻與一個具緩慢上升和下降時間的脈動 CTRL 電壓源成反比，以使 AC 負載電流斜坡上升和下降。

檢測電阻器

由 LT6703-2 輸入進行反向估算，并采用一個 400mV 的平均信號電壓門限，我們可除以 0.637 以獲得峰值電壓 (假設是一根正弦曲線)，并增添 ~215mV 以補償肖特基二極管中的正向壓降，而且還除以 0.5 (因為它只是一個半波整流器) 以得出接通 LED 所需的檢測電阻器上的峰值 AC 電壓。這反過來可利用檢測電阻器阻值與負載電流相關聯(lián)。

試驗電路板測試

下面是測試設置;在覆銅箔板上構建的電路，采用 75W 電燈泡作為負載。

線路過流指示器測試設置

危險!存在致命電壓。僅由接受過高電壓技術培訓的人員操作。由于這連接至帶電的 AC 電源線，因此存在著致命的電壓。別觸摸它，并且不要在未使用隔離變壓器的情況下連接示波器探頭;甚至不要去考慮它!在您接受了有關高電壓操作的培訓之后再進行電路構建和測試。

結果

下面的圖像捕捉示出了輸入電壓和電流波形。電流波形 (底部跡線) 的峰值出現在電壓波形過零之時，指示一個接近 90° 的相位角。

線路過流指示器結果

¹ 低端，由于檢測電阻器連接至 DC 偏置電源的地。它亦可稱為“熱端”，因為它也連接至 AC 線路的任一端。

軟件

LTspiceIV

LTspice IV 是一款功能強大、快速和免費的仿真工具、電路圖捕獲和波形觀測器，為改善開關穩(wěn)壓器的仿真提供了改進和模型。點擊這里下載 LTspice IV

如需啟動用于該器件的隨時可運行 LTspice 演示電路，可按照下列步驟操作：

    第一步：如果您的電腦尚未安裝 LTspice，則請下載并安裝 LTspice IV

    第二步：安裝 LTspice 之后，單擊下面的鏈接以啟動仿真

        LT6703-2 Demo Circuit - AC Line Overcurrent Indicator

第三步：如果在單擊上面的鏈接之后LTspice IV未能自動打開，您可以在該鏈接上單擊右鍵并選擇 “另存為 (Save Target As)”。把文檔保存到您的電腦之后， 通過從 “文檔 (File)” 菜單選擇 “打開 (Open)” 來起動 LTspice 并打開演示電路

如需研究其他隨時可運行的 LTspice 演示電路，敬請訪問我們的演示電路結集。