环型电流传感器(44电流传感器选型及电路设计)

Posted 2023-06-02

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环型电流传感器(44电流传感器选型及电路设计)

电流传感器是将被测电流转换成可用输出信号的传感器，按照检测原理可分为：电阻分流器、电流互感器、霍尔电流传感器、罗氏线圈电流传感器、磁通门电流传感器、光纤电流传感器等。

电流传感器主要分类

①电阻分流器：实际就是一个阻值很小的电阻，当有电流通过时，根据欧姆定律，在电阻产生电压，根据测得电压值获知电流大小的一种器件。电阻分流器精度较高，响应速度快，成本低，使用简单，缺点是器件本身不隔离，而且测量大电流时功耗较大；

电阻分流器

②电流互感器（CT）：电流互感器是依据电磁感应原理，将一次侧大电流转换成二次侧小电流用来测量和保护的器件，它的一次侧绕组匝数很少、线径粗，一次测串接在需要测量电流的线路中，二次侧禁止开路。电流互感器的优点是具有电气隔离，缺点是只能测量交流电路；

③霍尔电流传感器：包括开环霍尔电流传感器和闭环霍尔电流传感器，闭环霍尔电流传感器将霍尔器件的输出电压进行放大，再经电流放大后，使电流通过补偿线圈，并令补偿线圈产生的磁场与被测电流产生的磁场方向相反，补偿原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小，从而使霍尔器件工作在零磁通。开环式霍尔电流传感器，当原边电流IP流过一根长导线时，在环形磁芯中产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压按比例的反映原边电流。

闭环霍尔电流传感器比开环的测量精度高，成本也会高一些。

从应用角度，电流互感器与霍尔传感器相同之处在于都需要一次线圈产生磁场。不同之处一方面在于互感器需要变化的磁场，而霍尔传感器可以是恒定的磁场，因此，前者只能用于交流电流，而后者在交流电流和直流电流场合都可以使用。另一方面在于互感器有铁芯，而霍尔传感器没有铁芯，前者对于频率来讲是非线性的，后者是线性的，因此前者适用的频段较窄，一般用于固定频段，后者频段较宽。

开环霍尔电流传感器原理图

电流传感器主要参数与选型

标准额定值IPN:电流传感器测量的额定值；

精度：传感器测量值与实际值的误差，评定传感器精度时还需考虑偏移电流、温度漂移的影响；

线性度：线性度决定传感器输出信号与输入信号在测量范围内成正比的程度；

响应时间：一般指输出信号达到稳定值的90%与输入信号达到稳定值的90%的时间差；

带宽：电流传感器应用中能支持的电流频率；

增益G_th：输出电压与测量电流的比例关系，单位是mV/A。

在进行电流互感器选型时，主要从测量范围、供电电源、精度、成本、安装方式等几方面因素综合考虑。

典型电流采集电路

电流互感器采集电路

霍尔电流传感器采集电路