技術淺談之電流傳感器
發布時間:2023-07-12 來源:Littelfuse 責任編輯:wenwei
【導讀】電流傳感器是一種電流檢測裝置,可以檢測被測電流的信息,按比例換算成符合標準的電壓或電流信號,以滿足信息的傳遞、處理、存儲、顯示、記錄和控製等要求。
分流器
jigaojingdudianzu,zuoweichangjiandedianliujianceyuanjian,juyoujingdugao,xianxingduhaoyijiwenduwendingxinggaodeyoudian,changyongyuxiaodianliuzhiliuyingyong,duiyujiaoliuyingyongxuyaoyuxianxingguangoudapeishiyong。fenliuqiyouyuzhijiechuanlianyudianludangzhong,juyoucharusunhaoyufarewenti,yincidadianliuyingyongchangcaiyongfeicharuxingchanpinfangan。
電流互感器
利用原副邊匝比不同來進行電流信號檢測,隻能作為交流信號的檢測,具有成本低,精度高,結構簡單等優點。
霍爾電流傳感器
霍huo爾er效xiao應ying是shi運yun動dong的de帶dai電dian粒li子zi在zai磁ci場chang中zhong受shou洛luo侖lun磁ci力li作zuo用yong引yin起qi的de偏pian轉zhuan,這zhe種zhong偏pian轉zhuan導dao致zhi在zai垂chui直zhi電dian流liu和he磁ci場chang的de方fang向xiang上shang產chan生sheng正zheng負fu電dian荷he的de積ji聚ju,從cong而er形xing成cheng橫heng向xiang電dian場chang,將jiang該gai電dian場chang進jin行xing信xin號hao放fang大da處chu理li即ji轉zhuan換huan為wei滿man足zu標biao準zhun的de輸shu出chu所suo需xu信xin號hao。因yin此ci利li用yong霍huo爾er效xiao應ying可ke以yi實shi現xian非fei接jie觸chu式shi電dian流liu檢jian測ce,具ju有you無wu插cha入ru損sun耗hao、隔離式、檢測精度高、結構電路簡單等優點。
開環電流傳感器:將原邊電流產生的電磁信號轉化為電壓信號,通過放大器輸出,有貼片式產品作為小電流檢測,也有模塊式作為大電流檢測。
閉環電流傳感器:在磁芯上饒副邊線圈,在原邊有電流流過時,副邊線路電流產生的補償磁通與原邊電流Ip產chan生sheng的de磁ci通tong大da小xiao相xiang等deng,方fang向xiang相xiang反fan,使shi得de磁ci芯xin中zhong磁ci通tong總zong量liang為wei零ling。霍huo爾er器qi件jian和he輔fu助zhu電dian路lu產chan生sheng的de副fu邊bian補bu償chang電dian流liu準zhun確que反fan映ying了le原yuan邊bian電dian流liu的de大da小xiao,原yuan副fu邊bian電dian流liu大da小xiao為wei線xian圈quan匝za比bi關guan係xi。
閉環電流傳感器具有精度高、線性度好、磁失調小、動態性能好等優點,成本相對較高,功率損耗大。
磁通門電流傳感器
與霍爾電流傳感器類似,都是通過檢測氣隙中磁通大小來檢測電流信號,隻是氣隙中感應元件變為磁通門探頭。
如下為幾種常用電流傳感器對比
磁阻電流傳感器
磁阻技術的發展,使得電流傳感器感應元件得到了進一步擴充,其中各向異性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)以及隧道磁阻(TMR)技術的發展使得電流傳感器實現更高精度、更好溫度穩定性以及更高帶寬,目前成品主要為貼片式電流檢測產品。
物質在一定磁場下電阻改變的現象,稱為“磁阻效應”,磁性金屬和合金材料一般都有這種磁電阻現象,通常情況下,物質的電阻率在磁場中僅產生輕微的減小;在某種條件下,電阻率減小的幅度相當大,比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻值約高10餘倍,稱為“巨磁阻效應”(GMR)。
隨著GMR效應研究的深入,TMR效應開始引起人們的重視。盡管金屬多層膜可以產生很高的GMR值,但強的反鐵磁耦合效應導致飽和場很高,磁場靈敏度很小,從而限製了GMR效應的實際應用。磁隧道結(MTJ s)中zhong兩liang鐵tie磁ci層ceng間jian不bu存cun在zai或huo基ji本ben不bu存cun在zai層ceng間jian耦ou合he,隻zhi需xu要yao一yi個ge很hen小xiao的de外wai磁ci場chang即ji可ke將jiang其qi中zhong一yi個ge鐵tie磁ci層ceng的de磁ci化hua方fang向xiang反fan向xiang,從cong而er實shi現xian隧sui穿chuan電dian阻zu的de巨ju大da變bian化hua,故guMTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度。同時,MTJs這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩定。因此,MTJs無論是作為讀出磁頭、各類傳感器,還是作為磁隨機存儲器(MRAM),都具有無與倫比的優點,其應用前景十分看好,引起世界各研究小組的高度重視。
精度計算
電流傳感器最核心的參數即電流檢測精度,電流精度主要考慮線性度、零點以及零點溫漂,閉環產品增加一個增益誤差。
開環產品精度計算:
XG = εL + εVoe + εTCVoe
閉環產品精度計算:
XG = εL + εG + εIoe + εTCIoe
tongchangguigeshugeichudeweiedingdianliuxiasuoduiyingdejingdu,suoyouwuchadesuanfa,qizhongfenmuweidangqianceshidianliusuoduiyingdezhi,yinciyixianxingwuchaweili,edingdianliu100A的電流傳感器,其線性誤差為1%,在實際電流10A時,其線性誤差達到了10%(1%*100/10),同理零點誤差與零點漂移誤差也隨之增大。
電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)小(xiao)電(dian)流(liu)精(jing)度(du)才(cai)是(shi)真(zhen)正(zheng)考(kao)驗(yan)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)地(di)方(fang),因(yin)此(ci)為(wei)了(le)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)電(dian)流(liu)的(de)精(jing)度(du)需(xu)求(qiu),目(mu)前(qian)市(shi)麵(mian)上(shang)有(you)雙(shuang)量(liang)程(cheng)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi),以(yi)及(ji)霍(huo)爾(er)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)分(fen)流(liu)器(qi)組(zu)合(he)方(fang)式(shi),其(qi)中(zhong)霍(huo)爾(er)負(fu)責(ze)大(da)電(dian)流(liu),分(fen)流(liu)器(qi)負(fu)責(ze)小(xiao)電(dian)流(liu)。磁(ci)阻(zu)技(ji)術(shu)的(de)引(yin)入(ru)也(ye)增(zeng)加(jia)了(le)高(gao)精(jing)度(du)需(xu)求(qiu)的(de)可(ke)選(xuan)項(xiang)。
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