電流傳感器選型及電路設(shè)計(jì)
更新時(shí)間:2024-01-16 點(diǎn)擊次數(shù):579
電流傳感器是將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器,按照檢測(cè)原理可分為:電阻分流器、電流互感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈電流傳感器、磁通門(mén)電流傳感器、光纖電流傳感器等。
電流傳感器主要分類(lèi)
①電阻分流器:實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻,當(dāng)有電流通過(guò)時(shí),根據(jù)歐姆定律,在電阻產(chǎn)生電壓,根據(jù)測(cè)得電壓值獲知電流大小的一種器件。電阻分流器精度較高,響應(yīng)速度快,成本低,使用簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是器件本身不隔離,而且測(cè)量大電流時(shí)功耗較大;
②電流互感器(CT):電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理,將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流用來(lái)測(cè)量和保護(hù)的器件,它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少、線徑粗,一次測(cè)串接在需要測(cè)量電流的線路中,二次側(cè)禁止開(kāi)路。電流互感器的優(yōu)點(diǎn)是具有電氣隔離,缺點(diǎn)是只能測(cè)量交流電路;③霍爾電流傳感器:包括開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器和閉環(huán)霍爾電流傳感器,閉環(huán)霍爾電流傳感器將霍爾器件的輸出電壓進(jìn)行放大,再經(jīng)電流放大后,使電流通過(guò)補(bǔ)償線圈,并令補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反,補(bǔ)償原來(lái)的磁場(chǎng),使霍爾器件的輸出逐漸減小,從而使霍爾器件工作在零磁通。開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器,當(dāng)原邊電流IP流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí),在環(huán)形磁芯中產(chǎn)生一磁場(chǎng),這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi),通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測(cè)量并放大輸出,其輸出電壓按比例的反映原邊電流。公眾號(hào)@電路一點(diǎn)通閉環(huán)霍爾電流傳感器比開(kāi)環(huán)的測(cè)量精度高,成本也會(huì)高一些。從應(yīng)用角度,電流互感器與霍爾傳感器相同之處在于都需要一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。不同之處一方面在于互感器需要變化的磁場(chǎng),而霍爾傳感器可以是恒定的磁場(chǎng),因此,前者只能用于交流電流,而后者在交流電流和直流電流場(chǎng)合都可以使用。另一方面在于互感器有鐵芯,而霍爾傳感器沒(méi)有鐵芯,前者對(duì)于頻率來(lái)講是非線性的,后者是線性的,因此前者適用的頻段較窄,一般用于固定頻段,后者頻段較寬。
電流傳感器主要參數(shù)與選型
標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN:電流傳感器測(cè)量的額定值;精度:傳感器測(cè)量值與實(shí)際值的誤差,評(píng)定傳感器精度時(shí)還需考慮偏移電流、溫度漂移的影響;線性度:線性度決定傳感器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度;響應(yīng)時(shí)間:一般指輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定值的90%與輸入信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定值的90%的時(shí)間差;帶寬:電流傳感器應(yīng)用中能支持的電流頻率;增益G_th:輸出電壓與測(cè)量電流的比例關(guān)系,單位是mV/A。在進(jìn)行電流互感器選型時(shí),主要從測(cè)量范圍、供電電源、精度、成本、安裝方式等幾方面因素綜合考慮。
典型電流采集電路