電流傳感器選型及電路設(shè)計(jì)

來(lái)源：上海茂碩機(jī)械設(shè)備有限公司 2024年01月16日 10:01

電流傳感器是將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，按照檢測(cè)原理可分為：電阻分流器、電流互感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈電流傳感器、磁通門(mén)電流傳感器、光纖電流傳感器等。

電流傳感器主要分類(lèi)

①電阻分流器：實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，根據(jù)歐姆定律，在電阻產(chǎn)生電壓，根據(jù)測(cè)得電壓值獲知電流大小的一種器件。電阻分流器精度較高，響應(yīng)速度快，成本低，使用簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是器件本身不隔離，而且測(cè)量大電流時(shí)功耗較大；

電阻分流器

②電流互感器（CT）：電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理，將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流用來(lái)測(cè)量和保護(hù)的器件，它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少、線徑粗，一次測(cè)串接在需要測(cè)量電流的線路中，二次側(cè)禁止開(kāi)路。電流互感器的優(yōu)點(diǎn)是具有電氣隔離，缺點(diǎn)是只能測(cè)量交流電路；

③霍爾電流傳感器：包括開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器和閉環(huán)霍爾電流傳感器，閉環(huán)霍爾電流傳感器將霍爾器件的輸出電壓進(jìn)行放大，再經(jīng)電流放大后，使電流通過(guò)補(bǔ)償線圈，并令補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，補(bǔ)償原來(lái)的磁場(chǎng)，使霍爾器件的輸出逐漸減小，從而使霍爾器件工作在零磁通。開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器，當(dāng)原邊電流IP流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在環(huán)形磁芯中產(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測(cè)量并放大輸出，其輸出電壓按比例的反映原邊電流。公眾號(hào)@電路一點(diǎn)通

閉環(huán)霍爾電流傳感器比開(kāi)環(huán)的測(cè)量精度高，成本也會(huì)高一些。

從應(yīng)用角度，電流互感器與霍爾傳感器相同之處在于都需要一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。不同之處一方面在于互感器需要變化的磁場(chǎng)，而霍爾傳感器可以是恒定的磁場(chǎng)，因此，前者只能用于交流電流，而后者在交流電流和直流電流場(chǎng)合都可以使用。另一方面在于互感器有鐵芯，而霍爾傳感器沒(méi)有鐵芯，前者對(duì)于頻率來(lái)講是非線性的，后者是線性的，因此前者適用的頻段較窄，一般用于固定頻段，后者頻段較寬。

電流傳感器主要參數(shù)與選型

標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN:電流傳感器測(cè)量的額定值；

精度：傳感器測(cè)量值與實(shí)際值的誤差，評(píng)定傳感器精度時(shí)還需考慮偏移電流、溫度漂移的影響；

線性度：線性度決定傳感器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度；

響應(yīng)時(shí)間：一般指輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定值的90%與輸入信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定值的90%的時(shí)間差；

帶寬：電流傳感器應(yīng)用中能支持的電流頻率；

增益G_th：輸出電壓與測(cè)量電流的比例關(guān)系，單位是mV/A。

在進(jìn)行電流互感器選型時(shí)，主要從測(cè)量范圍、供電電源、精度、成本、安裝方式等幾方面因素綜合考慮。

典型電流采集電路

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