CN209043964U - 电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型电流传感器，包括电源模块、电流取样电路、隔离放大电路和后级放大电路，电源模块提供两路+5V隔离电源分别给隔离运放输入和输出端进行供电，使电流传感器输入输出端达到电气隔离的目的，电流取样电路由4个CSS2H2512K3L00F型贴片锰铜电阻进行电流取样，经过1/5降额后，最大可测量50A的电流；取样电阻流过测试电流时，隔离运放对电阻两端的电压进行隔离放大，而后进行后级的放大处理，以输出满足用户使用的电压信号。

Description

电流传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及电流传感器。

背景技术

常规的电流传感器采用霍尔效应原理，将一次大电流变换为二次微小信号的传感器，由于使用的霍尔集成电路的失调电压存在，加上器件本身温度漂移的影响，长期使用，会影响电流检测的测量精度。

为了解决以上问题我方研发出了一种新型电流传感器。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电流传感器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

电流传感器，包括：

电源模块；

电流取样电路；电流取样电路包括并联的第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻、第四取样电阻；正负测试电流接入电流取样电路的输入端；

隔离放大电路；隔离放大电路包括隔离放大器、第六滤波电容；电源模块的电压输出端与隔离放大器的第一电源电压输入端连接，电流取样电路的输出端分别与隔离放大器的两个输入端连接；

后级放大电路；后级放大电路包括第一反馈电阻、第二反馈电阻、第三反馈电阻、第四反馈电阻、第五反馈电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、运算放大器，隔离放大器的第一输出端分别与第一平衡电阻的第一端和第六滤波电容的第一端连接，第六滤波电容的第二端接地，第六滤波电容的第二端分别与第一反馈电阻的第一端和运算放大器的第三引脚端连接，第一反馈电阻的第二端接地，隔离放大器的第二输出端与第二平衡电阻的第一端连接，第二平衡电阻的第二端分别与第二反馈电阻的第一端和运算放大器的第二引脚端连接，第二反馈电阻的第二端分别与第三反馈电阻的第一端和运算放大器的第一引脚端连接，运算放大器的第八引脚端分别连接电压正极输入和第一滤波电容的第一端，第一滤波电容的第二端接地，运算放大器的第四引脚端分别连接电压负极输入和第二滤波电容的第一端，第二滤波电容的第二端接地；第三反馈电阻的第二端与运算放大器的第五引脚端连接，运算放大器的第六引脚端分别与第四反馈电阻的第一端和第五反馈电阻的第一端连接，第四反馈电阻的第二端接地，第五反馈电阻的第二端与第六反馈电阻的第一端连接，第六反馈电阻的第二端分别连接运算放大器的第七引脚端和电流传感器的信号输出端。

多个取样电阻并联使用进行电流和功率的分配，充分考虑到电阻的降额使用，实际使用功率为额定功率的的1/5，以保证电阻在较宽的温度范围内都具有较高的电流采样精度；

采用隔离、运算放大器进行差分放大，隔离放大器采用电容隔离方式，具有4000V电压隔离能力，可以用来取代霍尔效应电流传感器，具有体积小，线性度高，低温度系数等特点。

电源模块包括LM317AEMP型三端稳压器、LT1931型电源、第一电压调节电阻、第二电压调节电阻、第三滤波电容和第四滤波电容，三端稳压器的电压输入端接+15V电压输入，三端稳压器的第一引脚端分别与第一电压调节电阻的第一端和第二电压调节电阻的第一端连接，第二电压调节电阻的第二端接地，第一电压调节电阻的第二端与三端稳压器的第四引脚端连接，三端稳压器的第二引脚端分别与第三滤波电容的第一端和LT1931型电源的第一引脚端连接，第三滤波电容的第二端和LT1931型电源的第四引脚端连接后接地，LT1931型电源的第八引脚端分别与第四滤波电容的第一端和隔离放大器的第一电源电压输入端连接，第四滤波电容的第二端与LT1931型电源的第五引脚端连接后接地。

电源模块采用的是磁耦数字隔离，是一种基于芯片尺寸的变压器的隔离技术，该技术集成变压器驱动和接收电路，从而实现了光电隔离器无法比拟的性能优势,相较于传统的DC/DC电源模块，具有集成度更高、性能速度更高、瞬态共模抑制能力更强、功耗低和简单易用特点，不用任何分立元件支援，此外iCoupler磁耦产品的性能在温度，电压和整个寿命中是极稳定的。

第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻和第四取样电阻均采用CSS2H2512K3L00F型电阻。

第一电压调节电阻采用J-RS05K102FT型电阻；第二电压调节电阻采用J-RS05K302FT型电阻；第一平衡电阻、第二平衡电阻、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第三反馈电阻、第四反馈电阻、第五反馈电阻和第六反馈电阻均采用J-RS05K102FT型电阻；第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容和第六滤波电容均采用J-CT41-0805B104K500NT型电容。

隔离放大器采用HCPL7800型放大器；运算放大器采用OP284FSZ型放大器。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的电流传感器：

1、多个取样电阻并联使用进行电流和功率的分配，充分考虑到电阻的降额使用，实际使用功率为额定功率的的1/5，以保证电阻在较宽的温度范围内都具有较高的电流采样精度；

2、采用隔离、运算放大器进行差分放大，隔离放大器采用电容隔离方式，具有4000V电压隔离能力，可以用来取代霍尔效应电流传感器，具有体积小，线性度高，低温度系数等特点。

3、电源模块采用的是磁耦数字隔离，是一种基于芯片尺寸的变压器的隔离技术，该技术集成变压器驱动和接收电路，从而实现了光电隔离器无法比拟的性能优势,相较于传统的DC/DC电源模块，具有集成度更高、性能速度更高、瞬态共模抑制能力更强、功耗低和简单易用特点，不用任何分立元件支援，此外iCoupler磁耦产品的性能在温度，电压和整个寿命中是极稳定的。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1所示：

电流传感器，包括：

电源模块；

电流取样电路；电流取样电路包括并联的第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻、第四取样电阻；正负测试电流接入电流取样电路的输入端；

隔离放大电路；隔离放大电路包括隔离放大器、第六滤波电容；电源模块的电压输出端(5V)与隔离放大器的第一电源电压输入端连接，另一个(5V)电压输出端与隔离放大器的第二电源电压输入端连接，电流取样电路的输出端分别与隔离放大器的两个输入端连接；

后级放大电路；后级放大电路包括第一反馈电阻、第二反馈电阻、第三反馈电阻、第四反馈电阻、第五反馈电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、运算放大器，隔离放大器的第一输出端分别与第一平衡电阻的第一端和第六滤波电容的第一端连接，第六滤波电容的第二端接地，第六滤波电容的第二端分别与第一反馈电阻的第一端和运算放大器的第三引脚端连接，第一反馈电阻的第二端接地，隔离放大器的第二输出端与第二平衡电阻的第一端连接，第二平衡电阻的第二端分别与第二反馈电阻的第一端和运算放大器的第二引脚端连接，第二反馈电阻的第二端分别与第三反馈电阻的第一端和运算放大器的第一引脚端连接，运算放大器的第八引脚端分别连接电压正极输入(+15V)和第一滤波电容的第一端，第一滤波电容的第二端接地，运算放大器的第四引脚端分别连接电压负极输入(-15V)和第二滤波电容的第一端，第二滤波电容的第二端接地；第三反馈电阻的第二端与运算放大器的第五引脚端连接，运算放大器的第六引脚端分别与第四反馈电阻的第一端和第五反馈电阻的第一端连接，第四反馈电阻的第二端接地，第五反馈电阻的第二端与第六反馈电阻的第一端连接，第六反馈电阻的第二端分别连接运算放大器的第七引脚端和电流传感器的信号输出端。隔离放大器采用HCPL7800型放大器；运算放大器采用OP284FSZ型放大器。隔离放大器的第四和第五引脚端分别接地。

电流采样采用高精度、低温漂无源器件锰铜取样电阻进行电流取样，锰铜电阻温度系数低，将低阻值采样电阻放在电路中，可以在不明显影响电路的情况下测量电流。锰铜电阻可选用2512贴片封装的形式，体积小，多个取样电阻并联使用进行电流和功率的分配，第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻和第四取样电阻均采用CSS2H2512K3L00F型电阻。

充分考虑到电阻的降额使用，实际使用功率为额定功率的的1/5，以保证电阻在较宽的温度范围内都具有较高的电流采样精度；

采用隔离、运算放大器进行差分放大，隔离放大器采用电容隔离方式，具有4000V电压隔离能力，可以用来取代霍尔效应电流传感器，具有体积小，线性度高，低温度系数等特点。

实施例2，如图1所示，

本实施例与实施例1的区别在于：

电源模块包括LM317AEMP型三端稳压器、LT1931型电源、第一电压调节电阻、第二电压调节电阻、第三滤波电容和第四滤波电容，三端稳压器的电压输入端接+15V电压输入，三端稳压器的第一引脚端分别与第一电压调节电阻的第一端和第二电压调节电阻的第一端连接，第二电压调节电阻的第二端接地，第一电压调节电阻的第二端与三端稳压器的第四引脚端连接，三端稳压器的第二引脚端分别与第三滤波电容的第一端和LT1931型电源的第一引脚端连接，第三滤波电容的第二端和LT1931型电源的第四引脚端连接后接地，LT1931型电源的第八引脚端分别与第四滤波电容的第一端和隔离放大器的第一电源电压输入端连接，第四滤波电容的第二端与LT1931型电源的第五引脚端连接后接地。

电源模块采用的是磁耦数字隔离，是一种基于芯片尺寸的变压器的隔离技术，该技术集成变压器驱动和接收电路，从而实现了光电隔离器无法比拟的性能优势,相较于传统的DC/DC电源模块，具有集成度更高、性能速度更高、瞬态共模抑制能力更强、功耗低和简单易用特点，不用任何分立元件支援，此外iCoupler磁耦产品的性能在温度，电压和整个寿命中是极稳定的。

实施例3，如图1所示，

本实施例与实施例2的区别在于：第一电压调节电阻采用J-RS05K102FT型电阻；第二电压调节电阻采用J-RS05K302FT型电阻；第一平衡电阻、第二平衡电阻、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第三反馈电阻、第四反馈电阻、第五反馈电阻和第六反馈电阻均采用J-RS05K102FT型电阻；第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容和第六滤波电容均采用J-CT41-0805B104K500NT型电容。

本实用新型中电流传感器体积小，性能稳定，产品可靠性高，适用于对精度和温度特性要求较高的场合，

本实用新型电流传感器，包括电源模块、电流取样电路、隔离放大电路和后级放大电路，电源模块提供两路+5V隔离电源分别给隔离运放输入和输出端进行供电，使电流传感器输入输出端达到电气隔离的目的，电流取样电路由4个CSS2H2512K3L00F型贴片锰铜电阻进行电流取样，经过1/5降额后，最大可测量50A的电流；取样电阻流过测试电流时，隔离运放对电阻两端的电压进行隔离放大，而后进行后级的放大处理，以输出满足用户使用的电压信号。本实用新型中不对电流传感器的外壳、以及外壳内各电路部件的安装进行说明，因以上内容均为本领域常见技术，所以在此不做敷述。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (5)

1.电流传感器，其特征在于，包括：

电源模块；

电流取样电路；电流取样电路包括并联的第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻、第四取样电阻；正负测试电流接入电流取样电路的输入端；

隔离放大电路；隔离放大电路包括隔离放大器、第六滤波电容；电源模块的电压输出端与隔离放大器的第一电源电压输入端连接，电流取样电路的输出端分别与隔离放大器的两个输入端连接；

后级放大电路；后级放大电路包括第一反馈电阻、第二反馈电阻、第三反馈电阻、第四反馈电阻、第五反馈电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、运算放大器，隔离放大器的第一输出端分别与第一平衡电阻的第一端和第六滤波电容的第一端连接，第六滤波电容的第二端接地，第六滤波电容的第二端分别与第一反馈电阻的第一端和运算放大器的第三引脚端连接，第一反馈电阻的第二端接地，隔离放大器的第二输出端与第二平衡电阻的第一端连接，第二平衡电阻的第二端分别与第二反馈电阻的第一端和运算放大器的第二引脚端连接，第二反馈电阻的第二端分别与第三反馈电阻的第一端和运算放大器的第一引脚端连接，运算放大器的第八引脚端分别连接电压正极输入和第一滤波电容的第一端，第一滤波电容的第二端接地，运算放大器的第四引脚端分别连接电压负极输入和第二滤波电容的第一端，第二滤波电容的第二端接地；第三反馈电阻的第二端与运算放大器的第五引脚端连接，运算放大器的第六引脚端分别与第四反馈电阻的第一端和第五反馈电阻的第一端连接，第四反馈电阻的第二端接地，第五反馈电阻的第二端与第六反馈电阻的第一端连接，第六反馈电阻的第二端分别连接运算放大器的第七引脚端和电流传感器的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于：电源模块包括LM317AEMP型三端稳压器、LT1931型电源、第一电压调节电阻、第二电压调节电阻、第三滤波电容和第四滤波电容，三端稳压器的电压输入端接+15V电压输入，三端稳压器的第一引脚端分别与第一电压调节电阻的第一端和第二电压调节电阻的第一端连接，第二电压调节电阻的第二端接地，第一电压调节电阻的第二端与三端稳压器的第四引脚端连接，三端稳压器的第二引脚端分别与第三滤波电容的第一端和LT1931型电源的第一引脚端连接，第三滤波电容的第二端和LT1931型电源的第四引脚端连接后接地，LT1931型电源的第八引脚端分别与第四滤波电容的第一端和隔离放大器的第一电源电压输入端连接，第四滤波电容的第二端与LT1931型电源的第五引脚端连接后接地。

3.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于：第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻和第四取样电阻均采用CSS2H2512K3L00F型电阻。

4.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于：第一电压调节电阻采用J-RS05K102FT型电阻；第二电压调节电阻采用J-RS05K302FT型电阻；第一平衡电阻、第二平衡电阻、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第三反馈电阻、第四反馈电阻、第五反馈电阻和第六反馈电阻均采用J-RS05K102FT型电阻；第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容和第六滤波电容均采用J-CT41-0805B104K500NT型电容。

5.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于：隔离放大器采用HCPL7800型放大器；运算放大器采用OP284FSZ型放大器。