CN105988034A - 一种电流检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电流检测装置，涉及电流检测技术领域，其包括电压输出电路，电压输出电路包括巨磁电阻，巨磁电阻设为环状，巨磁电阻设有两个端部，两个端部接于电压输出电路，环状的巨磁电阻感应到穿过巨磁电阻的待测电流产生磁场，磁场令巨磁电阻的电阻值发生改变，进而电压输出电路的输出电压发生改变，电压输出电路的输出电压的大小间接地反应出待测电流的大小，从而实现对回路中电流的检测。由于环状的巨磁电阻的体积可以做得很小，进而可将电压输出电路的体积做得很小，降低了外部磁场对其产生的干扰，由于节省了磁环，巧妙地通过改变巨磁电阻的形状，使得巨磁电阻既可用于产生巨磁电阻效应，又可用于感应电流以产生磁场，一物两用，降低了成本。

Description

一种电流检测装置

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，特别是涉及一种电流检测装置。

背景技术

在电力电子变换领域经常需要检测回路中的电流，常采用电阻、分流器、霍尔传感器或互感器对电流进行采样。通常电阻或分流器只适用于小功率变换器的小电流采样，若用于大电流采样，采样电阻或分流器产生的损耗较大，而在大功率变换器领域一般采用互感器或霍尔传感器来对电流进行采样，这两种传感器均需具备磁性元件，电流互感器是由闭合的磁环和绕组组成，而霍尔传感器是采用开有微小气隙的磁环，将霍尔元件放置在气隙中来感应磁场变化，以上两种传感器的磁环的性能对传感器的性能起关键作用，其存在以下的缺陷：1、若磁环的性能不好，则整个传感器的性能将下降；2、磁环体积较大，容易受到外磁场的干扰，并且占用空间比较大；3、成本较高。

申请号为201310635076.7的中国专利申请，公开了巨磁阻电流传感器，其由电磁转换模块、信号放大模块和反馈补偿模块三部分组成，其中，电磁转换模块包括聚磁环磁芯、原边绕组和巨磁电阻芯片，信号放大模块包括运算放大器和推挽功率放大器，反馈补偿模块为反馈绕组；其整个测量回路构成闭环系统，巨磁电阻芯片与聚磁环磁芯构成一个封闭的结构。

以上的技术也使用了聚磁环磁芯，因此，同样存在以上的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种电流检测装置，该电流检测装置不需要使用磁环，可提高对外磁场的抗干扰能力，体积小，占用空间小，降低了成本。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种电流检测装置，包括电压输出电路，所述电压输出电路包括巨磁电阻，所述巨磁电阻设为环状，所述巨磁电阻设有两个端部，所述两个端部接于所述电压输出电路，所述环状的巨磁电阻感应到穿过所述巨磁电阻的待测电流产生磁场，所述磁场令所述巨磁电阻的电阻值发生改变，进而所述电压输出电路的输出电压发生改变。

所述电压输出电路为分压电路，所述分压电路包括所述巨磁电阻和一个普通电阻。

所述电压输出电路为电桥。

所述电桥还包括第二个巨磁电阻，所述第二个巨磁电阻设为环状，两个所述巨磁电阻在所述电桥中为对角设置，所述待测电流的回路同时穿过两个环状的巨磁电阻。

所述环状的巨磁电阻由多个普通的巨磁电阻串接形成所述环状。

所述普通的巨磁电阻在环上均匀分布。

所述电压输出电路的电压输出端接降压电路，所述降压电路的输出端接调理电路。

所述电压输出电路的电压输出端接调理电路。

所述调理电路包括差分电路和滤波电路，所述差分电路的输入端接所述电压输出电路的输出端，所述差分电路的输出端接所述滤波电路。

所述差分电路包括电阻R1、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C3和比较器U1B。

本发明的有益效果：

（1）本发明的电压输出电路包括巨磁电阻，将巨磁电阻制成环状，环状的巨磁电阻感应到穿过所述巨磁电阻的待测电流产生磁场，利用巨磁电阻的电阻值受周围环境的磁场变化非常大，并且其电阻值与磁场强度成线性关系的特点，可使得电压输出电路的输出电压的大小反应该磁场的大小，由于磁场的大小与产生该磁场的电流大小成比例，因此，电压输出电路的输出电压的大小间接地反应出待测电流的大小，从而实现对回路中电流的检测。由于环状的巨磁电阻的体积可以做得很小，进而可将电压输出电路的体积做得很小，降低了外部磁场对电压输出电路的干扰，并且占用空间小，由于节省了磁环，巧妙地通过改变巨磁电阻的形状，使得巨磁电阻既可用于产生巨磁电阻效应，又可用于感应电流以产生磁场，一物两用，降低了成本。

（2）本发明的电压输出电路设为电桥，电桥中还包括第二个巨磁电阻，该巨磁电阻也设为环状，所述待测电流的回路同时穿过两个环状的巨磁电阻，由于电桥中有两个电阻的电阻值都产生变化，因此，电桥两桥臂中点的电压将发生较大的变化，可提高检测精度。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是实施例1的电路示意图。

图2是图1的详细电路图。

图3是安培环路示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例 1 。

本实施例的一种电流检测装置，如图1所示，包括电压输出电路，所述电压输出电路包括巨磁电阻，所述巨磁电阻设为环状，所述巨磁电阻设有两个端部，所述两个端部接于所述电压输出电路，所述环状的巨磁电阻感应到穿过所述巨磁电阻的待测电流产生磁场，所述磁场令所述巨磁电阻的电阻值发生改变，进而所述电压输出电路的输出电压发生改变。

具体的，如图1和图2所示，所述电压输出电路为电桥，电桥包括电阻R1至4，其中，电阻R1为环状的巨磁电阻，电阻R1至3为普通电阻。

巨磁电阻是一种磁敏元件，当其感受到磁场时，其电阻值将发生变化，其电阻值与磁场强度成线性关系。

根据安培环路定律，在电流产生的磁场中，磁场强度H沿任意闭合曲线的积分等于此闭合曲线所包围的所有电流的代数和。如图3所示，若积分曲线是圆形，设半径为r，则有： 。可知，磁场强度H与电流强度I成比例，通过检测磁场强度的大小可以检测电流的大小。

如图1和图2所示，电阻R1为环状的巨磁电阻，将需要测量电流的导线从环中穿过，当导线中流过电流时，电流产生的磁场强度在环形的巨磁电阻中的积分符合安培环路定律，可得：。而磁场强度可以被巨磁电阻检测到，当磁场强度变化时，巨磁电阻的阻值发生变化。由于电阻R1为电桥电路中的一个电阻，当电阻R1发生变化时，电桥两桥臂中点的电压将发生变化，其差值为：,该差值通过调理电路可以获得。

本实施例的电压输出电路包括巨磁电阻，将巨磁电阻制成环状，环状的巨磁电阻感应到穿过所述巨磁电阻的待测电流产生磁场，利用巨磁电阻的电阻值受周围环境的磁场变化非常大，并且其电阻值与磁场强度成线性关系的特点，可使得电压输出电路的输出电压的大小反应该磁场的大小，由于磁场的大小与产生该磁场的电流大小成比例，因此，电压输出电路的输出电压的大小间接地反应出待测电流的大小，从而实现对回路中电流的检测。由于环状的巨磁电阻的体积可以做得很小，进而可将电压输出电路的体积做得很小，降低了外部磁场对电压输出电路的干扰，并且占用空间小，由于节省了磁环，巧妙地通过改变巨磁电阻的形状，使得巨磁电阻既可用于产生巨磁电阻效应，又可用于感应电流以产生磁场，一物两用，降低了成本。

具体的，所述电桥的电阻R4可设为巨磁电阻，所述电阻R4也设为环状，所述待测电流的回路同时穿过两个环状的巨磁电阻，由于电桥中有两个电阻的电阻值都产生变化，因此，电桥两桥臂中点的电压将发生较大的变化，可提高检测精度。

具体的，所述环状的巨磁电阻由多个普通的巨磁电阻串接形成所述环状，普通的巨磁电阻通过导线串接，可降低成本。

进一步的，所述普通的巨磁电阻在环上均匀分布，感应电流的效果比较好。

具体的，所述电压输出电路的电压输出端接调理电路，经调理电路的信号可以直接输入到控制电路进行AD转换。

具体的，所述调理电路包括差分电路和滤波电路，所述差分电路的输入端接所述电压输出电路的输出端，所述差分电路的输出端接所述滤波电路，利用差分电路可获取电桥两桥臂中点的电压的差值。

具体的，如图2所示，所述差分电路包括电阻R1、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C3和比较器U1B。

实施例 2 。

本实施例的一种电流检测装置，如图2所示，本实施例的其他结构与实施例1相同，不同之处在于：所述电压输出电路为分压电路，所述分压电路包括所述巨磁电阻和一个普通电阻，电路简单，节省成本。

具体的，所述电压输出电路的电压输出端接降压电路，所述降压电路的输出端接调理电路，由于经调理电路的信号要输入到控制电路进行AD转换，而分压电路的输出端在不测电流的时候也是存在电压的，而控制电路比如DSP，其要求输入的电压小于3.3V，需将该电压进行降压处理后再送到控制电路。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种电流检测装置，其特征在于：包括电压输出电路，所述电压输出电路包括巨磁电阻，所述巨磁电阻设为环状，所述巨磁电阻设有两个端部，所述两个端部接于所述电压输出电路，所述环状的巨磁电阻感应到穿过所述巨磁电阻的待测电流产生磁场，所述磁场令所述巨磁电阻的电阻值发生改变，进而所述电压输出电路的输出电压发生改变。

2.如权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述电压输出电路为分压电路，所述分压电路包括所述巨磁电阻和一个普通电阻。

3.如权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述电压输出电路为电桥。

4.如权利要求3所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述电桥还包括第二个巨磁电阻，所述第二个巨磁电阻设为环状，两个所述巨磁电阻在所述电桥中为对角设置，所述待测电流的回路同时穿过两个环状的巨磁电阻。

5.如权利要求1或4任意一项所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述环状的巨磁电阻由多个普通的巨磁电阻串接形成所述环状。

6.如权利要求5所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述普通的巨磁电阻在环上均匀分布。

7.如权利要求2所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述电压输出电路的电压输出端接降压电路，所述降压电路的输出端接调理电路。

8.如权利要求3所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述电压输出电路的电压输出端接调理电路。

9.如权利要求7或8所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述调理电路包括差分电路和滤波电路，所述差分电路的输入端接所述电压输出电路的输出端，所述差分电路的输出端接所述滤波电路。

10.如权利要求9所述的一种电流检测装置，其特征在于：所述差分电路包括电阻R1、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C3和比较器U1B。