CN117849439A - 一种磁平衡式电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁平衡式电流传感器，涉及传感器技术领域。磁平衡式电流传感器包括：盖板、外壳、线圈、电路板以及输出屏蔽线；线圈和电路板设置在盖板与外壳构成的密闭腔体中；盖板和外壳的安装面均进行导电氧化处理，以将产生的干扰释放到大地；输出屏蔽线穿过外壳的一侧与电路板焊接；电路板上设置有差模及共模滤波电路、线性稳压电路、磁通检测电路、零点电流校准电路以及输出比较及推挽输出电路。本发明提供的一种磁平衡式电流传感器能够有效提高磁平衡式电流传感器的抗电磁干扰能力。

Description

一种磁平衡式电流传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种磁平衡式电流传感器。

背景技术

随着科技研究的不断深入，电子行业发展迅速，电磁环境也日益趋于复杂，强大的电磁环境干扰会影响系统正常工作，因此，对于各类电子产品的抗干扰性的研究也越来越有必要。电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（包括分系统、系统，广义的还包括生物体）可以共存并不致引起降级。电磁兼容能力是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。因此，抗电磁干扰能力具体是指设备或系统在相应的电磁环境下仍然能够正常工作，不受外界影响。针对应用于航空领域的传感器，由于其电磁环境更为复杂、更为严苛，为保证传感器自身输出稳定性的同时不会干扰其他设备，亟需提高传感器的抗电磁干扰能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁平衡式电流传感器，能够有效提高磁平衡式电流传感器的抗电磁干扰能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种磁平衡式电流传感器，包括：盖板、外壳、线圈、电路板以及输出屏蔽线；

所述线圈和所述电路板设置在所述盖板与所述外壳构成的密闭腔体中；所述盖板和所述外壳的安装面均进行导电氧化处理，以将产生的干扰释放到大地；所述输出屏蔽线穿过所述外壳的一侧与所述电路板焊接；

所述电路板上设置有差模及共模滤波电路、线性稳压电路、磁通检测电路、零点电流校准电路以及输出比较及推挽输出电路；所述差模及共模滤波电路的输入端与±15V电源的输出端连接；所述差模及共模滤波电路用于对±15V电源输出的±15V电压信号进行差模滤波和共模滤波，输出滤波后的±15V电压信号；所述线性稳压电路的输入端连接所述差模及共模滤波电路的输出端，用于对滤波后的+15V电压信号进行线性稳压，输出+5V电压信号；所述磁通检测电路的电源输入端连接所述线性稳压电路的输出端；所述磁通检测电路用于对待测电流信号进行磁通检测，输出OUT信号；所述零点电流校准电路的输入端连接所述线性稳压电路的输出端，用于基于+5V电压信号进行零点电流校准，输出REF信号；所述输出比较及推挽输出电路的输入端分别连接所述磁通检测电路的输出端、所述零点电流校准电路的输出端以及所述差模及共模滤波电路的输出端，用于基于所述OUT信号、所述REF信号以及所述滤波后的±15V电压信号滤除电路中存在的高频纹波，并使电路处于动态平衡状态。

可选地，所述外壳采用5A06铝合金材料。

可选地，所述输出屏蔽线为铝箔叠加屏蔽网构成的双层屏蔽线。

可选地，所述差模及共模滤波电路包括差模滤波电路和共模滤波电路；所述差模滤波电路包括：电感L1、电感L2、电容C5、电容C10、电容C11以及电容C7；所述共模滤波电路包括：共模电感LF1、电容C4、电容C8、电容C9以及电容C6；

所述电容C5的一端与所述外壳连接；所述电感L1的一端与+15V电压信号连接；所述电感L1的另一端分别与所述电容C5的另一端、所述电容C10的一端以及所述共模电感LF1的第一引脚连接；所述电容C10的另一端、所述电容C11的一端以及所述共模电感LF1的第二引脚均接地；所述电感L2的一端与-15V电压信号连接；所述电感L2的另一端分别与所述电容C11的另一端、所述电容C7的一端以及所述共模电感LF1的第三引脚连接；所述电容C7的另一端与所述外壳连接；所述电容C4的一端与所述外壳连接；所述电容C4的另一端分别与所述共模电感LF1的第四引脚以及所述电容C8的一端连接，并输出滤波后的+15V电压信号；所述电容C8的另一端、所述共模电感LF1的第五引脚以及所述电容C9的一端均接地；所述电容C9的另一端分别与所述共模电感LF1的第六引脚以及所述电容C6的一端连接，并输出滤波后的-15V电压信号；所述电容C6的另一端与所述外壳连接。

可选地，所述线性稳压电路包括：线性稳压芯片P1、电容C1、电容C2以及电容C3；所述线性稳压芯片P1的第三引脚分别与滤波后的+15V电压信号以及所述电容C1的一端连接；所述线性稳压芯片P1的第一引脚分别与所述电容C2的一端以及所述电容C3的一端连接；所述线性稳压芯片P1的第一引脚输出+5V电压信号；所述线性稳压芯片P1的第二引脚、所述电容C1的另一端、所述电容C2的另一端以及所述电容C3的另一端均接地。

可选地，所述线性稳压芯片P1采用78L05系列芯片。

可选地，所述磁通检测电路包括磁敏芯片P2；所述磁敏芯片P2的第一引脚与所述+5V电压信号连接；所述磁敏芯片P2的第二引脚接地；所述磁敏芯片P2的第三引脚输出OUT信号。

可选地，所述零点电流校准电路包括：电阻R1、电阻R2以及运算放大器U1；所述电阻R1的一端接地；所述电阻R1的另一端以及所述电阻R2的一端均与所述运算放大器U1的正向输入端连接；所述电阻R2的另一端连接所述+5V电压信号；所述运算放大器U1的反向输入端与所述运算放大器U1的输出端连接；所述运算放大器U1的输出端输出REF信号。

可选地，所述输出比较及推挽输出电路包括RC滤波电路；所述RC滤波电路包括：电阻R3、电阻R4、电容C12、电容C13以及运算放大器U2；所述电阻R3的一端连接滤波后的+15V电压信号；所述电阻R3的另一端分别与所述运算放大器U2的正电源端和所述电容C12的一端连接；所述电容C12的另一端接地；所述运算放大器U2的正向输入端连接REF信号；所述运算放大器U2的反向输入端连接OUT信号；所述运算放大器U2的负电源端分别与所述电阻R4的一端和所述电容C13的一端连接；所述电阻R4的另一端连接滤波后的-15V电压信号；所述电容C13的另一端接地。

可选地，所述输出比较及推挽输出电路还包括：电阻R5、电感L3、电容C14、三极管Q1以及三极管Q2；

所述电容C14的一端连接OUT信号；所述电容C14的另一端与所述电感L3的一端连接；所述三极管Q1的集电极与滤波后的+15V电压信号连接；所述运算放大器U2的输出端分别与所述三极管Q1的基极、所述电阻R5的一端以及所述三极管Q2的基极连接；所述三极管Q1的发射极分别与所述电阻R5的另一端、所述电感L3的另一端以及所述三极管Q2的集电极连接；所述三极管Q2的发射极与滤波后的-15V电压信号连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种磁平衡式电流传感器，包括：盖板、外壳、线圈、电路板以及输出屏蔽线。其中，通过将线圈和电路板设置在盖板与外壳构成的密闭腔体中，对盖板和外壳的安装面均进行导电氧化处理，以将产生的干扰释放到大地；随后设置输出屏蔽线穿过外壳的一侧与电路板焊接，由此对电流传感器的结构方面进行了屏蔽设计，采用切断线路传播途径的方法避免空间辐射对电流传感器性能的影响。电路板上设置有差模及共模滤波电路、线性稳压电路、磁通检测电路、零点电流校准电路以及输出比较及推挽输出电路。通过在传统磁平衡式电流传感器的基础上增设两级滤波电路对信号进行滤波处理，采用抑制干扰源的方法滤除/抑制了电磁干扰。本发明提供的一种磁平衡式电流传感器采用抑制干扰源为主，切断线路传播途径为辅的手段结合，达到了电磁兼容的目的，能够有效提高磁平衡式电流传感器的抗电磁干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的磁平衡式电流传感器的结构示意图；

图2为本发明提供的输出屏蔽线的结构示意图；

图3为本发明提供的电路板上各电路连接关系示意图；

图4为本发明提供的差模及共模滤波电路连接关系示意图；

图5为本发明提供的差模滤波电路插入损耗仿真示意图；

图6为本发明提供的共模滤波电路插入损耗仿真示意图；

图7为本发明提供的线性稳压电路连接关系示意图；

图8为本发明提供的磁通检测电路连接关系示意图；

图9为本发明提供的零点电流校准电路连接关系示意图；

图10为本发明提供的线性稳压芯片的纹波抑制比示意图；

图11为本发明提供的运算放大器的纹波抑制比示意图；

图12为本发明提供的输出比较及推挽输出电路连接关系示意图。

符号说明：

1—外壳，2—盖板，3—线圈，4—电路板，5—输出屏蔽线，6—导体，7—绝缘层，8—填充层，9—绕包层，10—屏蔽层，11—护套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种磁平衡式电流传感器，能够有效提高磁平衡式电流传感器的抗电磁干扰能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

电磁干扰的传输方式通常有两种，分别是通过空间辐射和通过导线传导。而电流传感器作为低压小信号设备，是对电磁干扰极为敏感的设备。电磁兼容包含干扰发射，即电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）和敏感度两个方面的要求，敏感度通常表征为电磁抗干扰（Electro Magnetic Susceptibility，EMS）。电磁干扰的传播途径包括传导耦合和辐射耦合。因此，电流传感器对于电磁兼容性的设计需要从屏蔽空间干扰辐射和抑制导线干扰传导两个方面进行加固。为解决电流传感器受电磁干扰影响的问题，本发明主要采取以下三个手段以提升电流传感器的抗电磁干扰能力：屏蔽、滤波和接地。屏蔽处理能够很好地将空间辐射的干扰磁场屏蔽在电流传感器外，滤波处理能够将通过导线进入电流传感器的干扰信号滤除，接地处理能够将干扰信号导入大地。

抑制电子设备由于空间辐射产生的电磁干扰最有效的方式是对设备的机壳进行屏蔽设计，如果设备的屏蔽设计良好，则大部分电磁干扰将被限制在设备外部。对于设备机壳内部噪声的抑制可通过将设备机壳进行良好的接地来实现。如果干扰耦合到各类电缆上，则需要考虑将功率线和信号线采用适当的屏蔽或双绞处理措施。因此，空间辐射的解决措施为做好设备的屏蔽设计。

图1为本发明提供的磁平衡式电流传感器的结构示意图。如图1所示，本发明公开的一种磁平衡式电流传感器，包括：外壳1、盖板2、线圈3、电路板4以及输出屏蔽线5。其中，线圈3和电路板4设置在盖板2与外壳1构成的密闭腔体中。盖板2和外壳1的安装面均进行导电氧化处理，以将产生的干扰释放到大地。输出屏蔽线5穿过外壳1的一侧与电路板4焊接。

具体地，对于外壳1结构上的屏蔽处理来说，应尽量保证电流传感器为全封闭结构。对于铝材而言，在整个频率范围内对电场波的屏蔽效能都很好，对平面波的屏蔽效能也不错，因此本发明外壳1采用5A06铝合金材料，并对外壳1的安装面进行导电处理，保证导电性能良好，能够将干扰信号释放到大地。由于本发明外壳1与盖板2采用拼装方式，因此在外壳1与盖板2的接触面也进行导电处理，避免干扰信号通过外壳1与盖板2的接触面进入内部电路，并对其余面做阳极氧化处理，使得本发明磁平衡式电流传感器能够发挥较好的屏蔽作用。

作为一种具体实施例，本发明输出屏蔽线5为铝箔叠加屏蔽网构成的双层屏蔽线。具体地，输出屏蔽线5主要由电源线缆和输出线缆组成，如图2所示。其中，导体6采用镀银软圆铜线；绝缘层7采用氟化乙烯丙烯共聚物（Fluorinated ethylene propylene，FEP）；填充层8采用非吸湿性材料；绕包层9采用铝塑复合薄膜；屏蔽层10采用镀锡软圆铜线，编织密度不小于90%；护套11采用热塑性硫化橡胶（Thermoplastic Vulcanizate，TPV）。采用氟塑料绝缘柔软轻型传输电缆，将电源信号输出。由导体6和绝缘层7构成的4根绝缘单线添加适当填充绞合成缆，并通过绕包层9捆扎，并增设一层铝箔绕包层9屏蔽，最后采用镀锡丝编织（密度≥90%）以达到屏蔽效果。

图3为本发明提供的电路板上各电路连接关系示意图，如图3所示，电路板4上设置有差模及共模滤波电路、线性稳压电路、磁通检测电路、零点电流校准电路以及输出比较及推挽输出电路。所述差模及共模滤波电路的输入端与±15V电源的输出端连接。差模及共模滤波电路用于对±15V电源输出的±15V电压信号进行差模滤波和共模滤波，滤除电路中的共模差模干扰信号，输出滤波后的±15V电压信号。所述线性稳压电路的输入端连接差模及共模滤波电路的输出端，用于对滤波后的+15V电压信号进行线性稳压，输出+5V电压信号。所述磁通检测电路的电源输入端连接线性稳压电路的输出端，所述磁通检测电路用于对待测电流信号进行磁通检测，输出OUT信号。所述零点电流校准电路的输入端连接线性稳压电路的输出端，用于基于+5V电压信号进行零点电流校准，输出REF信号。所述输出比较及推挽输出电路的输入端分别连接磁通检测电路的输出端、零点电流校准电路的输出端以及差模及共模滤波电路的输出端，用于基于OUT信号、REF信号以及滤波后的±15V电压信号滤除电路中存在的高频纹波，并使电路处于动态平衡状态。

本发明电路板4由±15V电源供电，经差模及共模滤波电路和输出比较及推挽输出电路中的RC滤波电路滤除电路中的干扰信号，随后运用磁平衡原理在线圈3中产生与输入电流相抵消的补偿电流Is，使其始终处于零磁通的状态，此时电流传感器的输出Iout=Is。

图4为本发明提供的差模及共模滤波电路连接关系示意图。如图4所示，所述差模及共模滤波电路包括差模滤波电路和共模滤波电路。所述差模滤波电路包括：电感L1、电感L2、电容C5、电容C10、电容C11以及电容C7。所述共模滤波电路包括：共模电感LF1、电容C4、电容C8、电容C9以及电容C6。

其中电容C5的一端与外壳连接。电感L1的一端与+15V电压信号连接。电感L1的另一端分别与电容C5的另一端、电容C10的一端以及共模电感LF1的第一引脚连接。电容C10的另一端、电容C11的一端以及共模电感LF1的第二引脚均接地。电感L2的一端与-15V电压信号连接。电感L2的另一端分别与电容C11的另一端、电容C7的一端以及共模电感LF1的第三引脚连接。电容C7的另一端与外壳连接。电容C4的一端与外壳连接。电容C4的另一端分别与共模电感LF1的第四引脚以及电容C8的一端连接，并输出滤波后的+15V电压信号。电容C8的另一端、共模电感LF1的第五引脚以及电容C9的一端均接地。电容C9的另一端分别与共模电感LF1的第六引脚以及电容C6的一端连接，并输出滤波后的-15V电压信号。电容C6的另一端与外壳连接。

本发明在±15V输入电源之间增加差模及共模滤波电路。由于干扰磁场在线与线之间产生差模电流，在输入电源后设置差模滤波电路滤除差模干扰，经差模滤波电路后的±15V电压信号分别对地增设共模滤波电路，当有共模干扰信号流经共模电感LF1时，磁环中的磁通相互抵消，对共模干扰信号起到抑制作用。此外，差模及共模滤波电路中增设的电容C4、电容C5、电容C6以及电容C7，可将干扰信号释放到外壳1最终泄放到大地。

针对差模滤波电路和共模滤波电路在10kHz～10MHz范围内对其进行了插入损耗仿真分析，分析结果分别如图5和图6所示，其中，横坐标表示频率，单位为Hz；纵坐标表示纹波抑制比，单位为dB。由图中数据可以得知，随频率增高，差模和共模滤波电路的滤波能力逐渐增强，差模滤波电路纹波抑制可达90dB，共模滤波电路纹波抑制可达45dB。

图7为本发明提供的线性稳压电路连接关系示意图。如图7所示，所述线性稳压电路包括：线性稳压芯片P1、电容C1、电容C2以及电容C3。其中，线性稳压芯片P1采用78L05系列芯片，为后级磁通检测电路、零点电流校准电路提供精准5V电压，是本发明输出高精度的重要保障。线性稳压芯片P1的第三引脚3’分别与滤波后的+15V电压信号和电容C1的一端连接。线性稳压芯片P1的第一引脚1’分别与电容C2的一端以及电容C3的一端连接。线性稳压芯片P1的第一引脚1’输出+5V电压信号。线性稳压芯片P1的第二引脚2’、电容C1的另一端、电容C2的另一端以及电容C3的另一端均接地。

图8为本发明提供的磁通检测电路连接关系示意图。如图8所示，所述磁通检测电路包括磁敏芯片P2。磁敏芯片P2的第一引脚1’’与+5V电压信号连接。磁敏芯片P2的第二引脚2’’接地。磁敏芯片P2的第三引脚3’’输出OUT信号。本发明采用单端模拟输出的磁敏芯片P2，利用霍尔温度补偿技术及动态失调消除电路，提高了磁敏芯片P2的抗干扰性能，并且保证输出OUT信号不受外界应力影响。当有待测电流信号输入时，磁敏芯片P2会根据线圈3中磁场的变化线性变化OUT信号的输出值。

图9为本发明提供的零点电流校准电路连接关系示意图。如图9所示，所述零点电流校准电路包括：电阻R1、电阻R2以及运算放大器U1。电阻R1的一端接地。电阻R1的另一端以及电阻R2的一端均与运算放大器U1的正向输入端连接。电阻R2的另一端连接+5V电压信号。运算放大器U1的反向输入端与运算放大器U1的输出端连接。运算放大器U1的输出端输出REF信号。通过调节电阻R1、电阻R2的阻值来改变REF信号的大小，运算放大器U1跟随电压得到REF信号，REF信号大小与OUT信号大小一致，从而保证本发明电路在零点无输出电流。

作为一种实施例，本发明为保证在一定电磁干扰环境下电流传感器的输出精度不受影响，在器件选型时需选用具有较强抗干扰能力的元器件。由于磁通检测电路中的磁敏芯片P2需要5V电压供电，在将15V电源电压转化为5V电压的过程中，本发明采用LDO线性稳压芯片P1。由于LDO电路不涉及高频振荡器件，因此其电磁干扰和噪声相对较小，具备较高的电源噪声抑制能力，其中线性稳压芯片P1的纹波抑制比如图10所示，其中横坐标f表示频率，单位为Hz，纵坐标R.R.表示纹波抑制比，单位为dB。根据图10数据可知，在10Hz-10kHz频率下，线性稳压芯片P1的纹波抑制比可达45dB，具有很强的噪声抑制能力。在线性稳压芯片P1的两端设置电容C1和电容C2，用于稳定线性稳压芯片P1内部放大器的工作状态，同时可用于改善电压变化时的过渡响应。电容C3作为退耦电容使用，对负载提供一个端距离的本地回路。

同样，需要选用具有较强抗干扰能力的运算放大器。图11横坐标是频率，单位为MHz，纵坐标EMIRR表示电磁干扰抑制比，单位为dB。由图11中数据可知，电路中的运算放大器U1，其电磁干扰抑制比高达130dB，因此能够有效滤除外来干扰信号。

图12为本发明提供的输出比较及推挽输出电路连接关系示意图。如图12所示，所述输出比较及推挽输出电路包括RC滤波电路、电阻R5、电感L3、电容C14、三极管Q1以及三极管Q2。其中所述RC滤波电路包括：电阻R3、电阻R4、电容C12、电容C13以及运算放大器（简称运放）U2。电阻R3的一端连接滤波后的+15V电压信号。电阻R3的另一端分别与运算放大器U2的正电源端和电容C12的一端连接。电容C12的另一端接地。运算放大器U2的正向输入端连接REF信号。运算放大器U2的反向输入端连接OUT信号。运算放大器U2的负电源端分别与电阻R4的一端和电容C13的一端连接。电阻R4的另一端连接滤波后的-15V电压信号。电容C13的另一端接地。RC滤波电路用于切断运算放大器U2的高频信号通过电源相互串扰的通路，可滤除电路中的存在的高频纹波。电容C14的一端连接OUT信号。电容C14的另一端与电感L3的一端连接。三极管Q1的集电极与滤波后的+15V电压信号连接。运算放大器U2的输出端分别与三极管Q1的基极、电阻R5的一端以及三极管Q2的基极连接。三极管Q1的发射极分别与电阻R5的另一端、电感L3的一端以及三极管Q2的集电极连接。三极管Q2的发射极与滤波后的-15V电压信号连接。

本发明在输入电源的两端以及输出比较及推挽输出电路中均加入RC滤波电路，以此来抑制电路中的干扰信号。在电路中采用退耦将电路中的高频纹波去除，通过运放U2的高频信号将电源相互串扰的通路切断，同时减少开关噪声在电路板4上的传播并将噪声引导到地。此外，内部电路与外壳1之间利用电容C12和电容C13单点接地，可将干扰信号释放到大地。同时，在设计印制板的过程中需要注意减小印制板走线本身的高频阻抗。

当通入待测电流信号，REF信号大小与OUT信号大小不一致时，运放U2有输出，将会导通三极管Q1或三极管Q2，电路中的次级线圈被接通从而产生补偿电流Is，同时磁环上会相应产生补偿磁场，补偿电流Is产生的磁场与输入待测电流产生的磁场方向相反，磁敏芯片P2输出的OUT信号将逐渐变化，直至初级磁场与反馈磁场大小相等，从而达到一个相互抵消的效果，电路处于动态平衡状态，补偿电流Is趋于稳定。

综上所述，本发明基于磁平衡式传感器原理，通过滤波、屏蔽等措施实现了一种抗电磁干扰能力强的磁平衡式电流传感器，主要通过采取滤波手段抑制通过导线传导的干扰信号，采取良好的屏蔽措施抑制通过空间辐射传输的干扰信号，有效提高了磁平衡式电流传感器的抗电磁干扰能力。

与现有的抗电磁干扰技术相比，本发明提供的磁平衡式电流传感器具有以下优势：

（1）滤波手段多样化：在器件选型上本发明优先选用抗干扰能力强的元器件。此外，本发明通过设置共模及差模滤波电路，抑制电源导线上的共模干扰和差模干扰。通过设置RC滤波电路以此来抑制电路中的干扰信号，将干扰信号释放到大地。

（2）全方位屏蔽措施：为保证本发明能够将辐射干扰有效屏蔽，采用铝制外壳1，并对其安装面进行导电氧化处理，保证将干扰释放到大地。输出屏蔽线5采用铝箔叠加屏蔽网的双层屏蔽线，防止干扰信号通过线缆耦合进入内部电路。

本发明提供的一种抗电磁干扰能力强的磁平衡电流传感器，使其在严苛复杂的电磁环境中能够正常工作，并且在工作过程中不出现任何故障，性能不偏离规定指标值。具体表现为能够通过电磁发射和敏感度测试项目：CE102、CS112、CS114、CS115、CS116以及RE102。为进一步验证本发明磁平衡电流传感器的抗电磁干扰能力，对磁平衡电流传感器分别进行了电磁发射和敏感度测试项目，包括CE102、CS112、CS114、CS115、CS116、RE102，测试结果如下。

CE102为电源线尖峰信号（时域）传导发射测试。分别对本发明+15V、-15V、GND三根电源线缆进行CE102摸底试验，测试频率范围从10KHz-10MHz变化，电源线传导发射未超过CE102要求的相关限值。

RE102为10kHz～18GHz电场辐射发射测试。RE102摸底试验曲线按照固定翼外部和直升机（10kHz～18GHz）进行，测试频率范围从10KHz-18GHz变化，电场辐射发射未超过CE102要求的相关限值。

CS112为静电放电敏感度测试，试验过程中设置空气放电限值15kV，接触器放电限值8kV，本发明CS114为4kHz～400MHz电缆束注入传导敏感度，试验过程中给输入探头输入要求的测试信号，未出现任何故障，性能未偏离规定指标值。

CS115为电缆束注入脉冲激励传导敏感度测试，试验过程中按照相关规定进行考核，按照规定的校验信号以30Hz的频率对本发明磁平衡式电流传感器进行一分钟的试验，未出现任何故障，性能未偏离规定指标值。

CS116为10kHz～100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度测试，试验过程中未出现任何故障，性能未偏离规定指标值。

综上，本发明磁平衡式电流传感器满足上述测试项目的要求，能够在较为复杂的电磁环境下正常工作，是一款具有较强的抗电磁干扰能力的磁平衡式电流传感器。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种磁平衡式电流传感器，其特征在于，包括：盖板、外壳、线圈、电路板以及输出屏蔽线；

所述线圈和所述电路板设置在所述盖板与所述外壳构成的密闭腔体中；所述盖板和所述外壳的安装面均进行导电氧化处理，以将产生的干扰释放到大地；所述输出屏蔽线穿过所述外壳的一侧与所述电路板焊接；

所述电路板上设置有差模及共模滤波电路、线性稳压电路、磁通检测电路、零点电流校准电路以及输出比较及推挽输出电路；所述差模及共模滤波电路的输入端与±15V电源的输出端连接；所述差模及共模滤波电路用于对±15V电源输出的±15V电压信号进行差模滤波和共模滤波，输出滤波后的±15V电压信号；所述线性稳压电路的输入端连接所述差模及共模滤波电路的输出端，用于对滤波后的+15V电压信号进行线性稳压，输出+5V电压信号；所述磁通检测电路的电源输入端连接所述线性稳压电路的输出端；所述磁通检测电路用于对待测电流信号进行磁通检测，输出OUT信号；所述零点电流校准电路的输入端连接所述线性稳压电路的输出端，用于基于+5V电压信号进行零点电流校准，输出REF信号；所述输出比较及推挽输出电路的输入端分别连接所述磁通检测电路的输出端、所述零点电流校准电路的输出端以及所述差模及共模滤波电路的输出端，用于基于所述OUT信号、所述REF信号以及所述滤波后的±15V电压信号滤除电路中存在的高频纹波，并使电路处于动态平衡状态。

2.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述外壳采用5A06铝合金材料。

3.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述输出屏蔽线为铝箔叠加屏蔽网构成的双层屏蔽线。

4.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述差模及共模滤波电路包括差模滤波电路和共模滤波电路；所述差模滤波电路包括：电感L1、电感L2、电容C5、电容C10、电容C11以及电容C7；所述共模滤波电路包括：共模电感LF1、电容C4、电容C8、电容C9以及电容C6；

所述电容C5的一端与所述外壳连接；所述电感L1的一端与+15V电压信号连接；所述电感L1的另一端分别与所述电容C5的另一端、所述电容C10的一端以及所述共模电感LF1的第一引脚连接；所述电容C10的另一端、所述电容C11的一端以及所述共模电感LF1的第二引脚均接地；所述电感L2的一端与-15V电压信号连接；所述电感L2的另一端分别与所述电容C11的另一端、所述电容C7的一端以及所述共模电感LF1的第三引脚连接；所述电容C7的另一端与所述外壳连接；所述电容C4的一端与所述外壳连接；所述电容C4的另一端分别与所述共模电感LF1的第四引脚以及所述电容C8的一端连接，并输出滤波后的+15V电压信号；所述电容C8的另一端、所述共模电感LF1的第五引脚以及所述电容C9的一端均接地；所述电容C9的另一端分别与所述共模电感LF1的第六引脚以及所述电容C6的一端连接，并输出滤波后的-15V电压信号；所述电容C6的另一端与所述外壳连接。

5.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述线性稳压电路包括：线性稳压芯片P1、电容C1、电容C2以及电容C3；所述线性稳压芯片P1的第三引脚分别与滤波后的+15V电压信号以及所述电容C1的一端连接；所述线性稳压芯片P1的第一引脚分别与所述电容C2的一端以及所述电容C3的一端连接；所述线性稳压芯片P1的第一引脚输出+5V电压信号；所述线性稳压芯片P1的第二引脚、所述电容C1的另一端、所述电容C2的另一端以及所述电容C3的另一端均接地。

6.根据权利要求5所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述线性稳压芯片P1采用78L05系列芯片。

7.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述磁通检测电路包括磁敏芯片P2；所述磁敏芯片P2的第一引脚与所述+5V电压信号连接；所述磁敏芯片P2的第二引脚接地；所述磁敏芯片P2的第三引脚输出OUT信号。

8.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述零点电流校准电路包括：电阻R1、电阻R2以及运算放大器U1；所述电阻R1的一端接地；所述电阻R1的另一端以及所述电阻R2的一端均与所述运算放大器U1的正向输入端连接；所述电阻R2的另一端连接所述+5V电压信号；所述运算放大器U1的反向输入端与所述运算放大器U1的输出端连接；所述运算放大器U1的输出端输出REF信号。

9.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述输出比较及推挽输出电路包括RC滤波电路；所述RC滤波电路包括：电阻R3、电阻R4、电容C12、电容C13以及运算放大器U2；所述电阻R3的一端连接滤波后的+15V电压信号；所述电阻R3的另一端分别与所述运算放大器U2的正电源端和所述电容C12的一端连接；所述电容C12的另一端接地；所述运算放大器U2的正向输入端连接REF信号；所述运算放大器U2的反向输入端连接OUT信号；所述运算放大器U2的负电源端分别与所述电阻R4的一端和所述电容C13的一端连接；所述电阻R4的另一端连接滤波后的-15V电压信号；所述电容C13的另一端接地。

10.根据权利要求9所述的磁平衡式电流传感器，其特征在于，所述输出比较及推挽输出电路还包括：电阻R5、电感L3、电容C14、三极管Q1以及三极管Q2；

所述电容C14的一端连接OUT信号；所述电容C14的另一端与所述电感L3的一端连接；所述三极管Q1的集电极与滤波后的+15V电压信号连接；所述运算放大器U2的输出端分别与所述三极管Q1的基极、所述电阻R5的一端以及所述三极管Q2的基极连接；所述三极管Q1的发射极分别与所述电阻R5的另一端、所述电感L3的另一端以及所述三极管Q2的集电极连接；所述三极管Q2的发射极与滤波后的-15V电压信号连接。