電流檢測方法

淺談電流檢測方式一、檢測電阻+運放優(yōu)勢：成本低、精度較高、體積小劣勢:溫漂較大，精密電阻的選擇較難,無隔離效果.分析：這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，都存在一定的風(fēng)險性，低端檢測電路易對地線造成干擾；高端檢測，電阻與運放的選擇要求高。檢測電阻，成本低廉的一般精度較低，溫漂大，而如果要選用精度高的，溫漂小的，則需要用到合金電阻，成本將大大提高。運放成本低的,鉗位電壓低,而特殊工藝的，則成本上升很多。二、電流互感器CT/電壓互感器PT在變壓器理論中，一、二次電壓比等于匝數(shù)比，電流比為匝數(shù)比的倒數(shù)。而CT和PT就是特殊的變壓器?；緲?gòu)造上，CT的一次側(cè)匝數(shù)少，二次側(cè)匝數(shù)多，如果二次開路，則二次側(cè)電壓很高,會擊穿繞阻和回路的絕緣，傷及設(shè)備和人身。PT相反，一次側(cè)匝數(shù)多，二次側(cè)匝數(shù)少，如果二次短路，則二次側(cè)電流很大，使回路發(fā)熱，燒毀繞阻及負(fù)載回路電氣.CT,電流互感器，英文拼寫CurrentTransformer，是將一次側(cè)的大電流，按比例變?yōu)檫m合通過儀表或繼電器使用的，額定電流為5A或1A的變換設(shè)備.它的工作原理和變壓器相似。也稱作TA或LH(舊符號）工作特點和要求:1、一次繞組與高壓回路串聯(lián)，只取決于所在高壓回路電流,而與二次負(fù)荷大小無關(guān).2、二次回路不允許開路，否則會產(chǎn)生危險的高電壓，危及人身及設(shè)備安全。3、CT二次回路必須有一點直接接地,防止一、二次繞組絕緣擊穿后產(chǎn)生對地高電壓，但僅一點接地。4、變換的準(zhǔn)確性。PT，電壓互感器，英文拼寫PhasevoltageTransformers，是將一次側(cè)的高電壓按比例變?yōu)檫m合儀表或繼電器使用的額定電壓為100V的變換設(shè)備。電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同。也稱作TV或YH（舊符號)。工作特點和要求:1、一次繞組與高壓電路并聯(lián)。2、二次繞組不允許短路（短路電流燒毀PT）,裝有熔斷器。3、二次繞組有一點直接接地。4、變換的準(zhǔn)確性模塊型霍爾電流傳感器模塊型霍爾電流傳感器分開環(huán)模式與閉環(huán)模式。開環(huán)模式又稱為直接測量式霍爾電流傳感器，輸入為電流,輸出為電壓。這種方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，測量結(jié)果的精度和線性度都較高?？蓽y直流、交流和各種波形的電流。但它的測量范圍、帶寬等受到一定的限制。在這種應(yīng)用中,霍爾器件是磁場檢測器，它檢測的是磁芯氣隙中的磁感應(yīng)強度。電流增大后，磁芯可能達(dá)到飽和；隨著頻率升高,磁芯中的渦流損耗、磁滯損耗等也會隨之升高。這些都會對測量精度產(chǎn)生影響.當(dāng)然，也可采取一些改進措施來降低這些影響,例如選擇飽和磁感應(yīng)強度高的磁芯材料;制成多層磁芯；采用多個霍爾元件來進行檢測等等.開環(huán)模式的結(jié)構(gòu)原理見下圖根據(jù)檢測量程的需求,一般分為以下兩種繞線模式，左圖為小量程的結(jié)構(gòu)圖，右圖為大量程的結(jié)構(gòu)圖。閉環(huán)模式又稱為零磁通模式或磁平衡模式，其輸入與輸出端均為電流信號.原理見下圖將霍爾器件的輸出電壓進行放大，再經(jīng)電流放大后，讓這個電流通過補償線圈，并令補償線圈產(chǎn)生的磁場和被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反,最終達(dá)到磁平衡。這個平衡過程是自動建立的，是一個動態(tài)平衡.建立平衡所需的時間極短。平衡時，霍爾器件處于零磁通狀態(tài)。磁芯中的磁感應(yīng)強度極低（理想狀態(tài)應(yīng)為0）,不會使磁芯飽和，也不會產(chǎn)生大的磁滯損耗和渦流損耗。恰當(dāng)?shù)剡x擇磁芯材料和線路元件，可做出性能優(yōu)良的零磁通電流傳感器。現(xiàn)在市場上的模塊霍爾電流傳感器,一般體積較大，為雙電源供電，價格較高,閉環(huán)模式的霍爾電流傳感器其性能要比開環(huán)模式好，但價格也比開環(huán)模式的貴許多。四、其他的電流檢測器件。除以上介紹的幾種電流檢測方式外,還有其他幾種測量方式，分別為：AVAGO的光耦隔離放大器。TI的電容式隔離放大器ADI的西格瑪?shù)聽査礁綦x放大器。這三種電流檢測方式，芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu),原理是不一樣的，但外圍電路有許多共同點。三種方式均是通過檢測精密電阻兩端的電壓來判定其被檢測電流的大小.原邊與負(fù)邊均需加電源供電.輸出為差分輸出，需考慮共模抑制比，可做到零基準(zhǔn)電壓。響應(yīng)時間與精度差不多,均為us級,精度界于1％~5％。五、Allegro電流傳感器介紹完了其他的電流檢測方式，接下來，重點介紹一下Allegro的電流傳感器.鄙人代理此條線的產(chǎn)品。Allegro電流傳感器的共同點:芯片級霍爾電流傳感器，串聯(lián)在電流回路中，外圍電路簡單.2。開環(huán)模式的霍爾電流傳感器（因體積問題，芯片級霍爾電流傳感器無法做到閉環(huán)模式。)3.可測交直流電流。4.無需檢測電阻，內(nèi)置毫歐級路徑內(nèi)阻。5。單電源供電，原邊無需供電。6。80～120KHz的帶寬，外圍濾波電容可調(diào)整帶寬與噪聲的關(guān)系。7。輸出加載于0.5Vcc上，非常穩(wěn)定的斬波輸出。8。us級響應(yīng)速度，精度在-40~85℃時小于2％9.帶抑制干擾的特殊封裝工藝。10。非常好的一致性與可靠性。年出廠不合格率小于1PPM。常推的幾顆Allegro霍爾電流傳感器為:ACS712從ACS712的內(nèi)部框圖與封裝解剖圖可以看出，原邊電流只是從芯片內(nèi)部流過，與副邊電路并沒有接觸，原邊與副邊是隔離的，因為封裝小，所以ACS712的隔離電壓為2100V.因為電流的流過會產(chǎn)生一個磁場,霍爾元件根據(jù)磁場感應(yīng)出一個線性的電壓信號，經(jīng)過內(nèi)部的放大、濾波、與斬波電路，輸出一個電壓信號。ACS712根據(jù)尾綴的不一樣，量程分為三個規(guī)格:5A、20A、30A,溫度等級均為E級(—40~85℃）。輸入與輸出在量程范圍內(nèi)為良好的線性關(guān)系，其系數(shù)Sensitivity分別為，185、100、66mV/A。因為斬波電路的原因，其輸出將加載于0。5Vcc上。ACS712的Vcc電源一般建議采用5V。輸出與輸入的關(guān)系為Vout=0。5Vcc+Ip*Sensitivity。一般輸出的電壓信號介于0。5V~4。5V之間。Ip+與Ip-之間流經(jīng)芯片內(nèi)部的那一部份,我們稱之為內(nèi)置路徑內(nèi)阻，其阻值為1.2mΩ。當(dāng)大電流流經(jīng)它時，所產(chǎn)生的功耗很小，如30A滿量程的電流流經(jīng)它時,產(chǎn)生的功耗為P=30*30*1。2/1000=1.08W.ACS712的全溫度范圍的精度為±1.5%。在25～85℃時，精度特性更好。輸入與輸出之間的響應(yīng)時間為5us。帶寬為80K