CN212780970U - 一种基于tmr隧道磁阻的剩余电流检测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，包括剩余电流检测传感器、信号处理电路，所述剩余电流检测传感器套设在主回路电源线上，剩余电流检测传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述剩余电流检测传感器包括TMR隧道磁阻传感器，所述信号处理电路包括依次连接的运算放大电路、信号调理电路、温度信号采集电路、信号处理控制电路和脱扣执行电路，所述运算放大电路与TMR隧道磁阻传感器连接用于放大TMR隧道磁阻传感器输出的信号，信号调理电路用于对运算放大电路输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路用于检测环境温度变化，所述信号处理控制电路与信号调理电路、温度信号采集电路连接。本发明具有温度补偿功能，受温度影响小。

Description

一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置

技术领域

本发明涉及低压断路器，具体涉及一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置。

背景技术

低压断路器是重要的电力系统控制元件，现在市场上存在的剩余电流动作断路器大部分是通过使用零序电流互感器检测主回路的电流矢量和，以此来检测主回路是否存在漏电情况，但这种零序电流互感器由于检测精度不高且易受环境温度影响的缺点只能用来检测低频交流或脉动直流剩余电流。此外，零序电流互感铁芯存在磁饱和的问题，存在剩余电流检测范围较窄的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种精度高、可靠性高的基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，包括剩余电流检测传感器、信号处理电路以及为剩余电流检测传感器、信号处理电路供电的电源电路，剩余电流检测传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述剩余电流检测传感器包括TMR隧道磁阻传感器，所述信号处理电路包括依次连接的运算放大电路、信号调理电路、温度信号采集电路、信号处理控制电路和脱扣执行电路；

所述运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器输出的信号，信号调理电路用于对运算放大电路输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路用于检测环境温度，所述信号处理控制电路的输入端分别与信号调理电路、温度信号采集电路的输出端连接，所述信号处理控制电路结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，在剩余电流超过信号处理控制电路预设的阈值后，信号处理控制电路向脱扣执行电路输出触发信号使脱扣执行电路动作。

进一步，所述运算放大电路包括差分运算放大电路和反向放大电路，差分运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器输出的信号，所述反向放大电路与差分运算放大电路连接，反向放大电路对差分运算放大电路的输出信号进行可选增益的放大处理。

进一步，所述运算放大电路与信号处理控制电路之间连接有模拟转换开关，在信号处理控制电路的控制下，模拟转换开关对反向放大电路的增益进行可选的调节。

进一步，所述运算放大电路包括运算放大器，运算放大电路的参考电压为运算放大器供电电源电压的一半。

进一步，所述剩余电流检测传感器还包括屏蔽装置、线路板和聚磁环，TMR隧道磁阻传感器承接于线路板表面，且TMR隧道磁阻传感器垂直于聚磁环中的磁场方向设置；所述屏蔽装置设置在聚磁环的周围用于屏蔽外界干扰对TMR隧道磁阻传感器的影响。

进一步，还包括用于进行可靠性检验的模拟试验电路，所述模拟试验电路的模拟试验绕组缠绕在聚磁环上，模拟试验电路与信号处理控制电路连接并且由信号处理控制电路控制产生用于进行可靠性检验的模拟剩余电流信号。

进一步，所述剩余电流检测传感器为环形结构，线路板呈环形，环形的聚磁环与线路板平行层叠设置，在聚磁环的径向外侧壁上设有聚磁环缺口，且聚磁环缺口贯穿聚磁环朝向线路板的一侧侧面，在线路板上设有垂直凸出于线路板的连接板，连接板的侧面设有TMR隧道磁阻传感器，所述TMR隧道磁阻传感器和连接板伸入聚磁环缺口内。

进一步，所述信号调理电路包括至少一种滤波电路和调零电路，所述滤波电路为有源滤波电路，有源滤波电路用于滤除外部环境对TMR磁阻传感器产生的高频干扰，所述调零电路的输出端与信号处理控制电路连接，用于当无剩余电流输入时对经过有源滤波电路滤波后的信号进行调整处理并输出基准电压。

进一步，所述有源滤波电路包括运算放大器U2A、电容器C2、电容器C3、电阻R12和电阻R13，所述运算放大器U2A的正向输入端与电容器C3的一端、电阻R13的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与电容器C2的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与运算放大器U2A的输出端连接，运算放大器U2A的输出端与调零电路的输入端连接，电容器C2的另一端、电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与运算放大电路的输出端连接，电容器C3的另一端与GND连接。

进一步，所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路输入端的正极与剩余电流检测传感器连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路输入端的负极与剩余电流检测传感器连接，电阻R10的另一端与电源电路(101)连接；

所述反向放大电路包括电阻RN，电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端、电阻RN的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端、电阻RN的另一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路连接，电容器C1的另一端与GND连接。

进一步，所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路输入端的正极与剩余电流检测传感器连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路输入端的负极与剩余电流检测传感器连接，电阻R10的另一端与电源电路连接；

所述反向放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1、运算放大器U1B和模拟转换开关S1，所述模拟转换开关S1的公共端与运算放大器U1B的反向输入端连接，模拟转换开关S1的另一端可选择的与电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4中的任意一端连接，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的另一端均连接在运算放大器U1B的输出端；

所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路连接，电容器C1的另一端与GND连接。

本发明的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，在产生剩余电流信号时，设置在剩余电流检测传感器中的TMR隧道磁阻传感器够输出与剩余电流波形一致的差分电压信号，信号处理电路对差分电压信号进行放大处理时，根据温度信号采集电路所采集的环境温度变化，结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，信号处理控制电路将接收的信号进行AD转换后传递至脱扣执行电路，经过温度补偿后具有线性度好，受温度影响小，高频几乎无衰减、检测范围宽等特点，避免了温度变化对检测精度造成干扰。而且本发明的剩余电流检测装置能够检测10KHz以下的交流、脉动直流、平滑直流、复合电流等剩余电流类型。

此外，剩余电流检测装置中设置聚磁环和屏蔽装置，聚磁环具有导磁率高的特点，在磁场发生变化时，剩余电流产生的磁场主要通过聚磁环构成闭合回路，并且在聚磁环的周围承接屏蔽装置，避免外界扰动对TMR隧道磁阻传感器的影响，提高了检测精度。

此外，通过设置模拟转换开关S1，使信号处理控制电路通过模拟转换开关S1控制反向放大电路的增益调节，使运算放大电路的放大倍数能够被调节；还设置用于检测装置可靠性的模拟试验电路，模拟试验电路产生一个模拟剩余电流信号用于检测装置的动作特性，确保产品发生故障时能够被及时发现。

附图说明

图1是本发明一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置的示意图；

图2是本发明一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置中运算放大电路的电路图；

图3是本发明一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置中有源滤波电路的电路图；

图4是本发明一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测传感器构造图。

具体实施方式

以下结合附图1至4给出的实施例，进一步说明本发明的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置的具体实施方式。本发明的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置不限于以下实施例的描述。

一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，能够用于断路器的剩余电路保护，包括剩余电流检测传感器112、信号处理电路113以及为剩余电流检测传感器112、信号处理电路113供电的电源电路101，主回路电源线穿过剩余电流检测传感器112，剩余电流检测传感器112的输出端与信号处理电路113的输入端连接，所述剩余电流检测传感器112包括TMR隧道磁阻传感器108，所述信号处理电路113包括依次连接的运算放大电路102、信号调理电路103、温度信号采集电路105、信号处理控制电路104和脱扣执行电路107；

所述运算放大电路102的输入端与TMR隧道磁阻传感器108的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器108输出的信号，信号调理电路103用于对运算放大电路102输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路105用于检测环境温度，所述信号处理控制电路104的输入端分别与信号调理电路103、温度信号采集电路105的输出端连接，所述信号处理控制电路104结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，温度变化补偿模型通过试验过程中获得，信号处理控制电路104通过温度变化试验数据情况，预先对由于温度问题导致的采样信号偏移进行补偿处理，在剩余电流超过信号处理控制电路104预设的阈值后，信号处理控制电路104向脱扣执行电路107输出触发信号使脱扣执行电路107动作，断路器脱扣断电。

本发明的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，在产生剩余电流信号时，设置在剩余电流检测传感器112中的TMR隧道磁阻传感器108够输出与剩余电流波形一致的差分电压信号，信号处理电路113对差分电压信号进行放大处理时，根据温度信号采集电路105所采集的环境温度变化，结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，信号处理控制电路104将接收的信号进行AD转换后传递至脱扣执行电路107，经过温度补偿后具有线性度好，受温度影响小，高频几乎无衰减、检测范围宽等特点，避免了温度变化对检测精度造成干扰。而且本发明的剩余电流检测装置能够检测10KHz以下的交流、脉动直流、平滑直流、复合电流等剩余电流类型。

结合图1-4详细介绍一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置的实施例，一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，包括剩余电流检测传感器112、信号处理电路113以及电源电路101，所述电源电路101由线性降压方式或开关电源降压方式对电源电压进行降压处理后分别为剩余电流检测传感器112、信号处理电路113供电；

所述剩余电流检测传感器112为环形结构，具体实施方式见图4，所述的剩余电流检测传感器套设在主回路电源线上，剩余电流检测传感器112的输出端115与信号处理电路113的输入端连接，优选的剩余电流检测传感器112包括屏蔽装置110、聚磁环109和TMR隧道磁阻传感器108，TMR隧道磁阻传感器108承接于线路板114表面且其横截面(也就是贴片元器件的侧面)垂直于聚磁环109中的磁场方向，线路板114用于布置TMR隧道磁阻传感器108的输入、输出线路，并由输出端115与信号处理电路113的输入端连接，其中聚磁环109由导磁率高的软磁材料制成，在磁场发生变化时，因为聚磁环109导磁能力远高于空间气隙，剩余电流产生的磁场主要通过聚磁环109构成闭合回路，所述屏蔽装置110由底1101和盖1102组成并承接在聚磁环109的周围，在屏蔽装置110与聚磁环109之间填充有绝缘材料用于屏蔽外界扰动对TMR隧道磁阻传感器108的影响，TMR隧道磁阻传感器108作为磁敏感元件，当产生剩余电流信号时，TMR隧道磁阻传感器108输出与剩余电流波形一致的差分电压信号，通过TMR隧道磁阻传感器108检测10KHz以下交流、脉动直流、平滑直流、复合电流等剩余电流，与由软磁材料设计的普通零序电流互感器相比，普通的零序电流互感器会存在磁饱和问题，当检测电流超过一定值时，其输出为非线性或输出基本无变化，而TMR隧道磁阻传感器108不会存在此问题，因而具有较宽的检测范围。

此外，现有采用TMR隧道磁阻传感器108多用于检测A级别的主回路电流，而不用作mA级别的剩余电流检测，并且用于检测剩余电流的TMR需要有聚磁环109，TMR隧道磁阻传感器108放置于与聚磁环109径向截面垂直位置，而检测主回路电流则不需要如此放置。目前，剩余电流检测传感器112采用开环方式进行检测，也可以通过增加反馈绕组采用闭环方式进行检测。具体的，所述线路板114呈环形，环形的聚磁环109与线路板114平行层叠设置，在聚磁环109的径向外侧壁上设有聚磁环缺口，且聚磁环缺口贯穿聚磁环109朝向线路板114的一侧侧面，在线路板114上设有垂直凸出于线路板114的连接板，连接板的侧面设有TMR隧道磁阻传感器108，所述TMR隧道磁阻传感器108和连接板伸入聚磁环缺口内，使TMR隧道磁阻传感器108放置于聚磁环109的径向截面上。

所述信号处理电路113接收由TMR隧道磁阻传感器108输出的差分电压信号，经过信号处理电路113的放大、滤波处理后控制断路器的执行机构动作。所述信号处理电路113包括依次连接的运算放大电路102、信号调理电路103、温度信号采集电路105、信号处理控制电路104和脱扣执行电路107，所述运算放大电路102的输入端与TMR隧道磁阻传感器108的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器108输出的信号，信号调理电路103用于对运算放大电路102输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路105用于检测环境温度变化，所述信号处理控制电路104的输入端分别与信号调理电路103、温度信号采集电路105的输出端连接，所述信号处理控制电路104结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，并对所接收的信号进行AD转换后传递至脱扣执行电路107，在剩余电流超过信号处理控制电路104预设的阈值后，信号处理控制电路104向脱扣执行电路107输出触发信号使脱扣执行电路107动作，断路器脱扣断电。需要说明的是，信号处理控制电路104包括单片机，在单片机上设置有温度变化补偿模型，进行阈值比较也是由单片机实现。一种温度变化补偿模型的方式为根据历史的多组温度补偿数据进行拟合得到拟合曲线，将温度信号采集电路105采集到的当前温度和信号调理电路103采集的信号带入拟合曲线得到补偿后的信号。

所述运算放大电路102包括运算放大器，优选运算放大电路102的参考电压为运算放大器供电电源电压的一半。运算放大电路102包括差分运算放大电路和反向放大电路，其中差分运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器108的输出端连接用于放大TMR隧道磁阻传感器108输出的信号，反向放大电路的输入端与差分运算放大电路的输出端连接，反向放大电路用于对差分运算放大电路的输出信号进行可选增益的放大处理，经过放大后的信号V1向信号调理电路103传递。具体的，反向放大电路的可选增益处理是通过模拟转换开关S1实现的，所述模拟转换开关S1连接在运算放大电路102与信号处理控制电路104之间，模拟转换开关S1受信号处理控制电路104的控制。当然，运算放大电路102与模拟转换开关S1电路可由可编程运算放大器PGA代替。

结合图2提供设有运算放大电路102与模拟转换开关S1的连接方式；所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路102输入端的正极与剩余电流检测传感器112连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路102输入端的负极与剩余电流检测传感器112连接，电阻R10的另一端与电源电路101连接；其中，电阻R5＝电阻R10，电阻R6＝电阻R9，此时电路增益为R5/R6。

所述反向放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1、运算放大器U1B和模拟转换开关S1，所述模拟转换开关S1的公共端与运算放大器U1B的反向输入端连接，模拟转换开关S1的另一端可选择的与电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4中的任意一端连接，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的另一端均连接在运算放大器U1B的输出端；

所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路101连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路103连接，电容器C1的另一端与GND连接，电阻R8的另一端向信号调理电路103输出的信号为V1。

当然，在不需要使用模拟转换开关S1对反向放大电路进行可选的增益调节，可省略模拟转换开关S1，此时所述反向放大电路包括电阻RN，电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端、电阻RN的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端、电阻RN的另一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路101连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路103连接，电容器C1的另一端与GND连接。其中调节电阻为电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4中的任意一项，电阻R8的另一端输出放大后的信号V1。需要说明的是，当电阻RN为固定阻值的电阻时，无法对反向放大电路进行增益调节，但当电阻RN为类似滑动变阻器等阻值可变电阻时，仍可以对反向放大电路的增益进行调节。

连接在运算放大电路102与信号处理控制电路104之间的信号调理电路103，用于将运算放大电路102输出的信号进行滤波和调零处理。运算放大电路102包括至少一种滤波电路和调零电路，滤波电路用于滤除外部环境扰动对TMR隧道磁阻传感器108产生的高频干扰，调零电路用于在无剩余电流输入时对滤波后的信号进行调整处理，使得其输出的电压为基准电压，避免因元器件自身精度问题导致的输出零点漂移，并且将调零后的信号输出与信号处理控制电路104的ADC接口连接，由信号处理控制电路104进行AD信号转换。

所述信号调理电路103中的滤波电路优选为一种有源滤波电路，结合图3提供一种具体的有源滤波电路，所述有源滤波电路包括运算放大器U2A、电容器C2、电容器C3、电阻R12和电阻R13，所述运算放大器U2A的正向输入端与电容器C3的一端、电阻R13的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与电容器C2的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与运算放大器U2A的输出端连接，运算放大器U2A的输出端与调零电路的输入端连接，电容器C2的另一端、电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与运算放大电路102的输出端连接，电容器C3的另一端与GND连接。

在剩余电流检测传感器112与信号处理电路113之间还设有模拟试验电路106，所述模拟试验电路106用于对本装置的可靠性进行检验，所述模拟试验电路106的模拟试验绕组111缠绕在聚磁环109上，模拟试验电路106与信号处理控制电路104连接并且由信号处理控制电路104控制产生用于进行可靠性检验的模拟剩余电流信号，模拟剩余电流信号优选由信号处理控制电路104定时产生，模拟剩余电流信号用于检测装置的动作特性，确保产品发生故障时能够被及时发现，提高了产品的可靠性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：包括剩余电流检测传感器(112)、信号处理电路(113)以及为剩余电流检测传感器(112)、信号处理电路(113)供电的电源电路(101)，剩余电流检测传感器(112)的输出端与信号处理电路(113)的输入端连接，所述剩余电流检测传感器(112)包括TMR隧道磁阻传感器(108)，所述信号处理电路(113)包括依次连接的运算放大电路(102)、信号调理电路(103)、温度信号采集电路(105)、信号处理控制电路(104)和脱扣执行电路(107)；

所述运算放大电路(102)的输入端与TMR隧道磁阻传感器(108)的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器(108)输出的信号，信号调理电路(103)用于对运算放大电路(102)输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路(105)用于检测环境温度，所述信号处理控制电路(104)的输入端分别与信号调理电路(103)、温度信号采集电路(105)的输出端连接，所述信号处理控制电路(104)结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，在剩余电流超过信号处理控制电路(104)预设的阈值后，信号处理控制电路(104)向脱扣执行电路(107)输出触发信号使脱扣执行电路(107)动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述运算放大电路(102)包括差分运算放大电路和反向放大电路，差分运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器(108)的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器(108)输出的信号，所述反向放大电路与差分运算放大电路连接，反向放大电路对差分运算放大电路的输出信号进行可选增益的放大处理。

3.根据权利要求2所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述运算放大电路(102)与信号处理控制电路(104)之间连接有模拟转换开关S1，在信号处理控制电路(104)的控制下，模拟转换开关S1对反向放大电路的增益进行可选的调节。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述运算放大电路(102)包括运算放大器，运算放大电路(102)的参考电压为运算放大器供电电源电压的一半。

5.根据权利要求1所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述剩余电流检测传感器(112)还包括屏蔽装置(110)、线路板(114)和聚磁环(109)，TMR隧道磁阻传感器(108)承接于线路板(114)表面，且TMR隧道磁阻传感器(108)垂直于聚磁环(109)中的磁场方向设置；所述屏蔽装置(110)设置在聚磁环(109)的周围用于屏蔽外界干扰对TMR隧道磁阻传感器(108)的影响。

6.根据权利要求5所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：还包括用于进行可靠性检验的模拟试验电路(106)，所述模拟试验电路(106)的模拟试验绕组(111)缠绕在聚磁环(109)上，模拟试验电路(106)与信号处理控制电路(104)连接并且由信号处理控制电路(104)控制产生用于进行可靠性检验的模拟剩余电流信号。

7.根据权利要求5所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述剩余电流检测传感器(112)为环形结构，线路板(114)呈环形，环形的聚磁环(109)与线路板(114)平行层叠设置，在聚磁环(109)的径向外侧壁上设有聚磁环缺口，且聚磁环缺口贯穿聚磁环(109)朝向线路板(114)的一侧侧面，在线路板(114)上设有垂直凸出于线路板(114)的连接板，连接板的侧面设有TMR隧道磁阻传感器(108)，所述TMR隧道磁阻传感器(108)和连接板伸入聚磁环缺口内。

8.根据权利要求1所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述信号调理电路(103)包括至少一种滤波电路和调零电路，所述滤波电路为有源滤波电路，有源滤波电路用于滤除外部环境对TMR磁阻传感器产生的高频干扰，所述调零电路的输出端与信号处理控制电路(104)连接，用于当无剩余电流输入时对经过有源滤波电路滤波后的信号进行调整处理并输出基准电压。

9.根据权利要求8所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述有源滤波电路包括运算放大器U2A、电容器C2、电容器C3、电阻R12和电阻R13，所述运算放大器U2A的正向输入端与电容器C3的一端、电阻R13的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与电容器C2的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与运算放大器U2A的输出端连接，运算放大器U2A的输出端与调零电路的输入端连接，电容器C2的另一端、电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与运算放大电路(102)的输出端连接，电容器C3的另一端与GND连接。

10.根据权利要求2所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路(102)输入端的正极与剩余电流检测传感器(112)连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路(102)输入端的负极与剩余电流检测传感器(112)连接，电阻R10的另一端与电源电路(101)连接；

所述反向放大电路包括电阻RN，电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端、电阻RN的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端、电阻RN的另一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路(101)连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路(103)连接，电容器C1的另一端与GND连接。

11.根据权利要求3所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路(102)输入端的正极与剩余电流检测传感器(112)连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路(102)输入端的负极与剩余电流检测传感器(112)连接，电阻R10的另一端与电源电路(101)连接；

所述反向放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1、运算放大器U1B和模拟转换开关S1，所述模拟转换开关S1的公共端与运算放大器U1B的反向输入端连接，模拟转换开关S1的另一端可选择的与电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4中的任意一端连接，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的另一端均连接在运算放大器U1B的输出端；

所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路(101)连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路(103)连接，电容器C1的另一端与GND连接。

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