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超高精度电流传感器是如何实现的?

返回列表来源:柏艾斯 发布日期:2017-03-09 15:07:21浏览:-查看手机网址
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电流传感器可分为接触式和非接触式,接触式的比如分流器,缺点是不隔离,现代工业应用,不隔离意味着不可测量。而非接触的电流传感器,通常采用磁敏元件测量由电流产生的磁场,进而导出被测电流大小来。

在测量磁场的各种元器件中,霍尔元件不够敏感(Sensitivity),而且由于霍尔器件的安装位置是在磁芯气隙中,需要断开磁芯,因而灵敏度和解析度更大大降低。磁阻效应比较敏感,但通常也需要破坏磁芯的原有结构,导致和霍尔电流传感器类似的状况,比如漏磁、抗干扰性差,精度较低等问题。

在众多磁敏元件中,磁通门原理由于其完整的磁芯结构,不存在磁芯的切口,无气隙,因而抗干扰能力强,其敏感性也远高于霍尔效应。应用磁通门原理,可以制作成两种结构形式的电流传感器,一种是开环原理的磁通门电流传感器(比如柏艾斯的FDIB-C16-H系列电池充放电专用电流传感器),一种是闭环原理的磁通门电流传感器。两种结构的传感器,由于采用了磁通门原理,其敏感性都很高,可以测量微小的电流。所不同的是,闭环磁通门电流传感器具有反馈结构,使磁芯中的磁感应强度始终为零,因此具有很快的反应时间,这一点与闭环霍尔电流传感器类似。

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(霍尔闭环电流传感器原理图,磁芯有气隙,位置误差大,抗干扰能力差,精度低)

原理图

(闭环磁通门电流传感器原理,完整磁芯,无漏磁,抗干扰能力强,敏感性高,精度高)

为了实现更高的精度,柏艾斯的HPIT系列更是采用了多磁芯的嵌套结构,消除磁芯间的耦合干扰,并采用了闭环零磁通反馈原理,使得电流传感器的零点失调值在1uA左右,甚至更低,而精度也达到了前所未有的PPM级超高精度。值得一提的是,柏艾斯的HPIT系列高精度电流传感器,其精度不仅仅是额定值的精度,在很小的电流的情况下(比如1/10,1/100额定值),依然保持着很高的精度。且由于磁芯材料以及结构的稳定性,以及闭环零磁通反馈结构的采用,使得HPIT系列电流传感器的温漂和时漂极低,近乎为零。


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