CN202583289U - 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路 - Google Patents

穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路 Download PDF

Info

Publication number
CN202583289U
CN202583289U CN 201220026042 CN201220026042U CN202583289U CN 202583289 U CN202583289 U CN 202583289U CN 201220026042 CN201220026042 CN 201220026042 CN 201220026042 U CN201220026042 U CN 201220026042U CN 202583289 U CN202583289 U CN 202583289U
Authority
CN
China
Prior art keywords
rail
output
hall
voltage
current sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN 201220026042
Other languages
English (en)
Inventor
邹高芝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN 201220026042 priority Critical patent/CN202583289U/zh
Priority to PCT/CN2012/000157 priority patent/WO2013106961A1/zh
Priority to CN201280056670.4A priority patent/CN104520722A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202583289U publication Critical patent/CN202583289U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/003—Measuring mean values of current or voltage during a given time interval

Abstract

本实用新型属于霍尔电流传感器用电子线路领域，公开了一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路：对50A以下待测电流用大电流输出、轨至轨输入/输出的双运算放大器其一将霍尔元件的输出电压放大驱动次级线圈，另外一个放大器用作I/V变换器；对50A以上待测电流用大电流输出、轨至轨输出的双运算放大器其一将霍尔元件的输出电压放大与另外一个放大器组成H桥驱动次级线圈；对次级电流取样后用轨至轨输入/输出的双运算放大器进行差分放大输出；用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端即可输出又可外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值。本实用新型的有益效果是测量范围更大、精度更高。

Description

穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
技术领域
本发明涉及霍尔电流传感器用电子线路领域，尤其涉及一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路。 
背景技术
电流传感器是一种应用十分广泛的电子组件,它被广泛应用于各种变流技术,交流数控装置等以电流作为控制对象的自控领域中。 
对电流的非接触测量和监控方法很多,霍尔电流传感器因其优异的性价比被广泛应用而形成产业化；霍尔电流传感器通常有开环、闭环两种工作模式,闭环型霍尔电流传感器由用软磁材料制成的环形磁芯、霍尔元件、次级线圈及适当的功率放大电路组成，在这里霍尔元件起指零器的作用，因此其灵敏度越高越好，一般选InSb材料制作的高灵敏度霍尔元件，其相关特性如图一、图二所示。 
近年来，随着电力电子技术的高速发展，各种变流技术、交流数控装置等以电流作为控制对象的自控领域中各种新技术、新产品日新月异，其核心部件MCU或DSP的集成度越来越大，体积越来越小，为降低功耗，其工作电源电压越来越低，而单电源闭环型霍尔电流传感器因其电源、输出电压幅度与其核心部件MCU或DSP的要求相匹配，不再需要其他接口电路，因此倍受青睐。国外单电源闭环型霍尔电流传感器一般采用专用全集成电路（ASIC），使传感器的电子元器件数量少，便于批量生产，这种电子线路结构存在以下问题： 
1、专用全集成电路（ASIC）必须采用硅单晶制作霍尔元件，而硅霍尔元件的灵敏度低、温漂大，因而用它制作的电流传感器对电流测量的误差大、工作温度范围窄，限制了电流传感器的适用范围。 
2、对于不同的测量范围的电流测量量程，专用全集成电路（ASIC）适用性差，只适用25A以内较小电流测量应用。在较大的电流（50A以上）时，给 定的结构尺寸的限制，次级线圈绕制尺寸一定，线圈匝数及线径大小亦受到限制，线圈匝数多，则线圈的线径小、内阻大，因而在单电源工作条件下无法实现较大电流的测量。 
3、这种电路一般在单电源全PCB安装式闭环型霍尔电流传感器中应用，难以实现在单电源工作条件下电流的穿芯式高精度测量。 
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种测量范围更大、精度更高的穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路。 
本发明的完整技术方案是，一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路： 
对50A以下待测电流用大电流输出、轨至轨输入/输出的双运算放大器其一将霍尔元件的输出电压放大驱动次级线圈，另外一个放大器用作I/V变换器；用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端既可输出又外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值。 
对50A以上待测电流用大电流输出、轨至轨输出的双运算放大器其一将霍尔元件的输出电压放大与另外一个放大器组成H桥驱动次级线圈；对次级电流取样后用轨至轨输入/输出的双运算放大器进行差分放大输出；用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端既可输出又可外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值。 
所述基准电压部分采用1.25V或2.5V可变电压基准作参考电压对输出放大器进行偏置，采用1.25V可变电压基准对霍尔元件进行偏置。 
所述取样电阻为采用0603封装、0.1%25ppm/℃的精密贴片电阻。 
所述参考电压端既可输出又可外控变化的部分设置有一个调整电阻，所述调整电阻为200-680欧姆。 
由上可见，本发明与现在技术相比有如下有益效果： 
1、对50A以下待测电流采用大电流输出、轨至轨输入/输出的双运算放大器将霍尔元件的输出电压放大驱动次级线圈和实现I/V变换，使电流传感 器的电路结构非常简单且输出电压范围达到轨至轨（rail to rail），其电流测量范围达到3倍额定电流以上（图3）。 
2、对50A以上待测电流采用大电流输出、轨至轨输出的双运算放大器将霍尔元件的输出电压放大和组成H桥驱动次级线圈；用取样电阻对次级电流取样后用轨至轨输入/输出的双运算放大器进行差分放大输出，使电流传感器的输出电压范围达到轨至轨，与图三相比其测量的额定电流在同一磁芯结构、相同的线圈线径和匝数条件下至少增加了一倍，因而其电流测量范围亦至少增加了一倍以上。 
3、取样电阻采用0603封装、0.1%25ppm/℃的精密贴片电阻，使电流传感器的输出电压的温漂亦达到25ppm/℃。 
4、采用1.25V或2.5V可变电压基准作参考电压，调整电阻取200-680欧姆，参考电压端既可输出又可外控变化的、使电流传感器适用范围更宽。 
5、采用1.25V可变电压基准作霍尔元件进行偏置，使霍尔元件处于恒压工作模式。以上两种电路中，霍尔元件的输出端求算术平均值后，N个霍尔元件的输出不平衡电压及温度漂移、噪声电压等均按 
Figure DEST_PATH_GDA00002022384100031
倍下降，使传感器的测量下限更低。其零点温漂为100ppm/℃以内，工作温区达到-40～85℃。 
6、采用发明人申请的另一专利--穿芯式高精度霍尔闭环型霍尔电流传感器用同轴双环路磁芯线圈组件与以上两种电路配合，使单电源工作条件下实现了待侧电流穿芯式高精度测量，测量精度达到0.2%FS以内。 
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中： 
图1为InSb霍尔元件的不平衡电压的温度特性； 
图2为InSb霍尔元件的输出电压的温度特性； 
图3为50A以下穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电路图； 
图4为50A以上穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器单电源电路框图； 
图5为50A以上穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电路图。 
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。 
实施例1： 
本实施例一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路，对50A以下待测电流采用大电流输出、轨至轨输入/输出的双运算放大器TS922驱动次级线圈和实现I/V变换，用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端既可输出又外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值。基准电压部分采用AZ431-2.5V电压基准作参考电压，采用AZ432-1.25V电压基准对霍尔元件进行偏置，使霍尔元件处于恒压工作模式，取样电阻为采用0603封装、0.1%25ppm/℃的精密贴片电阻，基准电压端既可输出又外控变化，基准电压部分设置有一个调整电阻，调整电阻为200-680欧姆。 
实施例2： 
本实施例一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路，对50A以上待测电流采用大电流输出、轨至轨输出的双运算放大器GM8923组成H桥驱动次级线圈以及轨至轨输入/输出的双运算放大器TS922进行差分放大输出，用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端既可输出又外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值。基准电压部分采用AZ431-2.5V电压基准作参考电压，采用AZ432-1.25V电压基准对霍尔元件进行偏置，使霍尔元件处于恒压工作模式，取样电阻为采用0603封装、0.1%25ppm/℃的精密贴片电阻，基准电压端既可输出又外控变化，基准电压部分设置有一个调整电阻，调整电阻为200-680欧姆。 
由上可见， 
1、对50A以下待测电流采用大电流输出、轨至轨输入/输出的双运算放大器TS922驱动次级线圈和实现I/V变换，使电流传感器的电路结构非常简 单且输出电压范围达到轨至轨，其电流测量范围达到3倍额定电流以上。 
2、对50A以上待测电流采用大电流输出、轨至轨输出的双运算放大器GM8923组成H桥驱动次级线圈；用取样电阻对次级电流取样后用TS922轨至轨输入/输出的双运算放大器进行差分放大输出，使电流传感器的输出电压范围达到轨至轨，与图三相比其测量的额定电流在同一磁芯结构、相同的线圈线径和匝数条件下至少增加了一倍，因而其电流测量范围亦至少增加了一倍以上。 
3、取样电阻采用0603封装、0.1%25ppm/℃的精密贴片电阻，使电流传感器的输出电压的温漂亦达到25ppm/℃。 
4、采用AZ431-2.5V电压基准作参考电压，调整电阻取200-680欧姆，参考电压端既可输出又可外控变化的、使电流传感器适用范围更宽。 
5、采用AZ432-1.25V电压基准作霍尔元件进行偏置，使霍尔元件处于恒压工作模式。以上两种电路中，霍尔元件的输出端求算术平均值后，N个霍尔元件的输出不平衡电压及温度漂移、噪声电压等均按 
Figure DEST_PATH_GDA00002022384100051
倍下降，使传感器的测量下限更低。其零点温漂为100ppm/℃以内，工作温区达到-40～85℃。 
6、采用发明人申请的另一专利--穿芯式高精度霍尔闭环型霍尔电流传感器用同轴双环路磁芯线圈组件与以上两种电路配合，使单电源工作条件下实现了待侧电流穿芯式高精度测量，测量精度达到0.2%FS以内。 
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以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 (4)

1.一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路，其特征在于：
对50A以下待测电流用大电流输出、轨至轨输入/输出的双运算放大器其一将霍尔元件的输出电压放大驱动次级线圈，另外一个放大器用作I/V变换器；用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端既可输出又外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值；
对50A以上待测电流用大电流输出、轨至轨输出的双运算放大器其一将霍尔元件的输出电压放大与另外一个放大器组成H桥驱动次级线圈；对次级电流取样后用轨至轨输入/输出的双运算放大器进行差分放大输出；用可变电压基准对放大器、霍尔元件进行偏置；参考电压端既可输出又可外控变化；多个霍尔元件采用恒压工作模式而对其输出电压求算术平均值。
2.根据权利要求1所述的一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路，其特征在于，所述基准电压部分采用1.25V或2.5V可变电压基准作参考电压对输出放大器进行偏置，采用1.25V可变电压基准对霍尔元件进行偏置。
3.根据权利要求1所述的一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路，其特征在于，所述取样电阻为采用0603封装、0.1%25ppm/℃的精密贴片电阻。
4.根据权利要求1所述的一种穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路，其特征在于，所述参考电压端既可输出又可外控变化的部分设置有一个调整电阻，所述调整电阻为200-680欧姆。 
CN 201220026042 2012-01-19 2012-01-19 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路 Expired - Lifetime CN202583289U (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201220026042 CN202583289U (zh) 2012-01-19 2012-01-19 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
PCT/CN2012/000157 WO2013106961A1 (zh) 2012-01-19 2012-02-09 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
CN201280056670.4A CN104520722A (zh) 2012-01-19 2012-02-09 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201220026042 CN202583289U (zh) 2012-01-19 2012-01-19 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202583289U true CN202583289U (zh) 2012-12-05

Family

ID=47252690

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201220026042 Expired - Lifetime CN202583289U (zh) 2012-01-19 2012-01-19 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
CN201280056670.4A Pending CN104520722A (zh) 2012-01-19 2012-02-09 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280056670.4A Pending CN104520722A (zh) 2012-01-19 2012-02-09 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路

Country Status (2)

Country Link
CN (2) CN202583289U (zh)
WO (1) WO2013106961A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104520722A (zh) * 2012-01-19 2015-04-15 邹高芝 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
CN112834800A (zh) * 2021-01-07 2021-05-25 四川众航电子科技有限公司 一种单电源霍尔传感器装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2099979U (zh) * 1991-07-17 1992-03-25 机械电子工业部第五八研究所 光电耦合式微型电量传感器
JP2544265B2 (ja) * 1991-10-24 1996-10-16 株式会社トーキン 電流検出器
JP3140640B2 (ja) * 1994-09-19 2001-03-05 矢崎総業株式会社 非接触型センサの検出回路
CN2689241Y (zh) * 2004-04-26 2005-03-30 邹高芝 电流、电压传感器用单电源电路
JP4623289B2 (ja) * 2004-06-21 2011-02-02 Ｔｄｋ株式会社 電流センサ
CN101876671A (zh) * 2009-12-12 2010-11-03 杭州日鼎控制技术有限公司 用于伺服系统中的高精度电流采样电路
JP5004368B2 (ja) * 2010-06-24 2012-08-22 スミダコーポレーション株式会社 電流センサ
CN102279305A (zh) * 2011-04-13 2011-12-14 大连丰和电力科技有限公司 闭环磁平衡式霍尔电流式传感器
CN202583289U (zh) * 2012-01-19 2012-12-05 邹高芝 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104520722A (zh) * 2012-01-19 2015-04-15 邹高芝 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
CN112834800A (zh) * 2021-01-07 2021-05-25 四川众航电子科技有限公司 一种单电源霍尔传感器装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013106961A1 (zh) 2013-07-25
CN104520722A (zh) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102305885B (zh) 隔离式电压传感器
CN201774453U (zh) 一种开关电源的电源电压检测电路
CN105242734B (zh) 一种无外置电容的大功率ldo电路
EP3045926A1 (en) Single-chip z-axis linear magnetic resistance sensor
EP3062119B1 (en) Push-pull bridge-type magnetic sensor for high-intensity magnetic fields
CN202305636U (zh) 一种高过载型霍尔电流传感器
CN104007400B (zh) 磁性传感器装置
CN202002607U (zh) 一种温漂系数可调的差动变压器式位移传感器
CN103616550A (zh) 巨磁阻电流传感器
CN103616549A (zh) 一种基于隔离式pcb型罗氏线圈的宽频小电流测量装置
CN103941792B (zh) 带隙电压基准电路
CN103414438B (zh) 一种误差放大器电路
CN202094863U (zh) 基于cmos工艺的霍尔开关失调电压消除电路
CN104007399A (zh) 磁传感器装置
CN203259575U (zh) 闭环电流传感器
CN202720256U (zh) 一种高精度闭环型霍尔电流传感器用电子线路
CN202583289U (zh) 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路
CN114062900A (zh) 一种运算放大器电路失调电压测试方法
CN103151993A (zh) 精密交流电流放大器
CN104614568A (zh) 一种带驱动功能的电流电压转换器
CN102288815A (zh) 一种用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器
CN205786806U (zh) 一种闭环型霍尔电流传感器的电子线路
CN213423312U (zh) 一种闭环电流传感器用驱动电路
CN204214938U (zh) 一种带驱动功能的电流电压转换器
CN204575838U (zh) 一种电表内阻测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing tuoken Electronic Technology Co., Ltd.

Assignor: Zou Gaozhi

Contract record no.: 2014320010090

Denomination of utility model: High-precision cross-core closed-loop single power supply electronic circuit for hall current sensor

Granted publication date: 20121205

License type: Exclusive License

Record date: 20140528

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20121205