CN203798892U

CN203798892U - 电流传感器

Info

Publication number: CN203798892U
Application number: CN201420168066.7U
Authority: CN
Inventors: 万楚华
Original assignee: Shenzhen Saimai Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Saimai Technology Co ltd
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2024-04-08

Abstract

本实用新型涉及电流传感器，其包括两个对称设置的C字形磁块，两个C字形磁块的开口端相对设置以形成两个磁隙，其中一个磁隙内设置有第一霍尔芯片，另一个磁隙内设置有第二霍尔芯片，第一霍尔芯片和第二霍尔芯片电性连接一工作电路；所述工作电路用于驱动第一霍尔芯片和第二霍尔芯片工作。本实用新型的电流信号的采集由放在两个C字形磁块组成开口式磁隙中的两个霍尔芯片完成。

Description

电流传感器

技术领域

本实用新型涉及电流传感器的磁路结构和电路结构。

背景技术

传感器是将各种参量送入计算机系统，进行智能监测、控制的最前端。随着科技的发展，数字化、网络化传感器应用日益广泛，以其传统方式不可比拟的优势渐渐成为技术的趋势和主流。

近年来，新一代功率半导体器件大量进入电力电子、交流变频调速、逆变装置及开关电源等领域。原有的电流、电压检测元件已不适应中高频、高di/dt电流波形的传递和检测。霍尔电流、电压传感器/变送器模块是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工业用电量传感器，是一种新型的高性能电气检测元件。变送器模块具有优越的电性能，是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电检测元件。它综合了互感器和分流器的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足（互感器只适用于50Hz工频测量；分流器无法进行隔离测量）。利用同一只霍尔传感器变送器模块检测元件既可以检测交流也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。

然而，目前的电流传感器磁路设计在相同的体积下，不能测量较大的电流，使传感器的测量范围受到限制、并影响了其精度、线性度和温漂等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种电流传感器，其能解决大量程、宽范围测量的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

电流传感器，其包括两个对称设置的C字形磁块，两个C字形磁块的开口端相对设置以形成两个磁隙，其中一个磁隙内设置有第一霍尔芯片，另一个磁隙内设置有第二霍尔芯片，第一霍尔芯片和第二霍尔芯片电性连接一工作电路；所述工作电路用于驱动第一霍尔芯片和第二霍尔芯片工作。

优选的，所述磁隙的宽度为1.8±1mm；所述磁隙的截面积为6.25mm²。

优选的，所述C字形磁块由23ZH120材料制成。

优选的，所述工作电路包括恒流模块、驱动电路和放大电路；所述驱动电路包括运算放大器U1B；所述放大电路包括运算放大器U1A、电阻R23、电阻R7、电容C3、电阻R13、电阻R17、电阻R24、电阻R10和电容C5；第一霍尔芯片的电源端和第二霍尔芯片的接地端均与恒流模块的输出端连接，第一霍尔芯片的接地端和第二霍尔芯片的电源端均通过电阻R23与恒流模块的输出端连接；第一霍尔芯片的正极输出端通过电容C3与其负极输出端连接；第二霍尔芯片的正极输出端通过电容C3与其负极输出端连接；电阻R23依次通过电阻R7、电容C3与运算放大器U1B的反相输入端连接，运算放大器U1B的正相输入端依次通过电阻R13、电阻R24、电阻R10和电容C5接地，运算放大器U1B的正相输入端也直接接地，运算放大器U1B的输出端与第一霍尔芯片的接地端连接；运算放大器U1A的输出端通过电阻R17连接在电阻R10与电容C5之间，且电阻R10与电容C5之间的连接节点作为信号输出端；运算放大器U1A的反相输入端连接在电阻R13与电阻R24之间，运算放大器U1A的正相输入端连接在电阻R7与电容C3之间。

优选的，所述恒流模块包括电阻R21、电容C1、电阻R1、电阻R3、稳压管D1、稳压管D3、电阻R2、电阻R4、电阻R25、三极管Q1和电阻R29；电阻R21通过电阻R3与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极依次通过电阻R2、电阻R4和电阻R25接地；电阻R29的一端与三极管的集电极连接，另一端作为恒流模块的输出端；电阻R1的一端连接在电阻R21与电阻R3之间，另一端连接在三极管Q1的基极与电阻R2之间；稳压管D1的负极连接在电阻R21与电阻R3之间，稳压管D1的正极连接在电阻R2与电阻R4之间；稳压管D2的负极连接在电阻R21与电阻R3之间，稳压管D2的正极连接在电阻R4与电阻R25之间；电容C1的一端连接在电阻R21与电阻R3之间，另一端接地；电容C1的一端接入一直流电压。优选的，该电流传感器电路还包括电容C4、电容C2和电阻R22，运算放大器U1A和运算放大器U1B的供电端均接入一直流电压，运算放大器U1A和运算放大器U1B的接地端均通过电容C2接地；所述直流电压通过电容C4与运算放大器U1A和运算放大器U1B的接地端连接；所述电阻R22也通过电容C2接地。

优选的，所述电阻R23为可变电阻器。

优选的，所述电阻R24为可变电阻器。

本实用新型具有如下有益效果：

电流信号的采集由放在两个C字形磁块组成的磁隙中的两个霍尔芯片完成。采用恒流的方式给霍尔传感器供电，进一步提高了电流传感器抗干扰的能力，适应性强；采用运放进行倒相跟随供电电路，确保霍尔传感器正负供电电压幅度相等方向相反，使正负电流的对称性及稳定性得到进一步的提高。使用本发明的磁路结构和电路结构，使同样尺寸、原来最大只能测量800A的电流传感器，现在可以对100A-1300A的电流进行精确测量，其特点是精度高、线性度好、温漂小。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的电流传感器的磁路结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例的电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，电流传感器，其包括两个对称设置的C字形磁块，两个C字形磁块的开口端相对设置以形成两个磁隙，其中一个磁隙内设置有第一霍尔芯片HG1，另一个磁隙内设置有第二霍尔芯片HG2，第一霍尔芯片HG1和第二霍尔芯片HG2电性连接一工作电路；所述工作电路用于驱动第一霍尔芯片HG1和第二霍尔芯片HG2工作。

结合图2所示，所述工作电路包括恒流模块、驱动电路、放大电路、电容C4、电容C2和电阻R22。

所述恒流模块包括电阻R21、电容C1、电阻R1、电阻R3、稳压管D1、稳压管D3、电阻R2、电阻R4、电阻R25、三极管Q1和电阻R29；电阻R21通过电阻R3与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极依次通过电阻R2、电阻R4和电阻R25接地；电阻R29的一端与三极管的集电极连接，另一端作为恒流模块的输出端；电阻R1的一端连接在电阻R21与电阻R3之间，另一端连接在三极管Q1的基极与电阻R2之间；稳压管D1的负极连接在电阻R21与电阻R3之间，稳压管D1的正极连接在电阻R2与电阻R4之间；稳压管D2的负极连接在电阻R21与电阻R3之间，稳压管D2的正极连接在电阻R4与电阻R25之间；电容C1的一端连接在电阻R21与电阻R3之间，另一端接地；电容C1的一端接入一直流电压V+。

所述驱动电路包括运算放大器U1B。

所述放大电路包括运算放大器U1A、电阻R23、电阻R7、电容C3、电阻R13、电阻R17、电阻R24、电阻R10和电容C5。

第一霍尔芯片HG1的电源端VCC和第二霍尔芯片HG2的接地端GND均与恒流模块的输出端连接，第一霍尔芯片HG1的接地端GND和第二霍尔芯片HG2的电源端VCC均通过电阻R23与恒流模块的输出端连接；第一霍尔芯片HG1的正极输出端H+通过电容C3与其负极输出端H-连接；第二霍尔芯片HG2的正极输出端H+通过电容C3与其负极输出端H-连接；电阻R23依次通过电阻R7、电容C3与运算放大器U1B的反相输入端连接，运算放大器U1B的正相输入端依次通过电阻R13、电阻R24、电阻R10和电容C5接地，运算放大器U1B的正相输入端也直接接地，运算放大器U1B的输出端与第一霍尔芯片HG1的接地端GND连接；运算放大器U1A的输出端通过电阻R17连接在电阻R10与电容C5之间，且电阻R10与电容C5之间的连接节点作为信号输出端OUT；运算放大器U1A的反相输入端连接在电阻R13与电阻R24之间，运算放大器U1A的正相输入端连接在电阻R7与电容C3之间。

运算放大器U1A和运算放大器U1B的供电端均接入所述直流电压V+，运算放大器U1A和运算放大器U1B的接地端均通过电容C2接地；所述直流电压V+通过电容C4与运算放大器U1A和运算放大器U1B的接地端连接；所述电阻R22也通过电容C2接地。

所述电阻R23和电阻R24均为可变电阻器。

其中电阻R24用于量程的调节，电阻R23用于零点的校正。

电阻R21的自由端V1、电阻R22的自由端V2、信号输出端OUT和接地端对应连接一端子P1。

本实施例的原理如下：

恒流模块产生稳定的直流电流，供第一霍尔芯片HG1和第二霍尔芯片HG2使用，驱动电路为第一霍尔芯片HG1和第二霍尔芯片HG2提供稳定的电压幅度相等、方向相反的对称电源，并用于正负电流的测量，放大电路则是将测量的结果进行成一定比例的放大，以便更好地跟随输入电流，完成各种电流信号的测量。

此外，本实施例的电流信号的采集由放在两个C字形磁块组成开口式磁隙中的两个霍尔芯片完成。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.电流传感器，其特征在于，包括两个对称设置的C字形磁块，两个C字形磁块的开口端相对设置以形成两个磁隙，其中一个磁隙内设置有第一霍尔芯片，另一个磁隙内设置有第二霍尔芯片，第一霍尔芯片和第二霍尔芯片电性连接一工作电路；所述工作电路用于驱动第一霍尔芯片和第二霍尔芯片工作。

2.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述磁隙的宽度为1.8±1mm；所述磁隙的截面积为6.25mm ² 。

3.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述C字形磁块由23ZH120材料制成。

4.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述工作电路包括恒流模块、驱动电路和放大电路；所述驱动电路包括运算放大器U1B；所述放大电路包括运算放大器U1A、电阻R23、电阻R7、电容C3、电阻R13、电阻R17、电阻R24、电阻R10和电容C5；第一霍尔芯片的电源端和第二霍尔芯片的接地端均与恒流模块的输出端连接，第一霍尔芯片的接地端和第二霍尔芯片的电源端均通过电阻R23与恒流模块的输出端连接；第一霍尔芯片的正极输出端通过电容C3与其负极输出端连接；第二霍尔芯片的正极输出端通过电容C3与其负极输出端连接；电阻R23依次通过电阻R7、电容C3与运算放大器U1B的反相输入端连接，运算放大器U1B的正相输入端依次通过电阻R13、电阻R24、电阻R10和电容C5接地，运算放大器U1B的正相输入端也直接接地，运算放大器U1B的输出端与第一霍尔芯片的接地端连接；运算放大器U1A的输出端通过电阻R17连接在电阻R10与电容C5之间，且电阻R10与电容C5之间的连接节点作为信号输出端；运算放大器U1A的反相输入端连接在电阻R13与电阻R24之间，运算放大器U1A的正相输入端连接在电阻R7与电容C3之间。

5.如权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，所述恒流模块包括电阻R21、电容C1、电阻R1、电阻R3、稳压管D1、稳压管D3、电阻R2、电阻R4、电阻R25、三极管Q1和电阻R29；电阻R21通过电阻R3与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极依次通过电阻R2、电阻R4和电阻R25接地；电阻R29的一端与三极管的集电极连接，另一端作为恒流模块的输出端；电阻R1的一端连接在电阻R21与电阻R3之间，另一端连接在三极管Q1的基极与电阻R2之间；稳压管D1的负极连接在电阻R21与电阻R3之间，稳压管D1的正极连接在电阻R2与电阻R4之间；稳压管D2的负极连接在电阻R21与电阻R3之间，稳压管D2的正极连接在电阻R4与电阻R25之间；电容C1的一端连接在电阻R21与电阻R3之间，另一端接地；电容C1的一端接入一直流电压。

6.电流传感器如权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，该电流传感器电路还包括电容C4、电容C2和电阻R22，运算放大器U1A和运算放大器U1B的供电端均接入一直流电压，运算放大器U1A和运算放大器U1B的接地端均通过电容C2接地；所述直流电压通过电容C4与运算放大器U1A和运算放大器U1B的接地端连接；所述电阻R22也通过电容C2接地。

7.如权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，所述电阻R23为可变电阻器。

8.如权利要求4所述的电流传感器电路，其特征在于，所述电阻R24为可变电阻器。