專利名稱：一種高過(guò)載型霍爾電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電流傳感器領(lǐng)域，特別是可以耐受高過(guò)載電流的電流傳感器。
背景技術(shù)：
霍爾電流傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理制成的檢測(cè)電流的裝置。其檢測(cè)原理是通過(guò)霍爾元件檢測(cè)被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，再通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換輸出與被測(cè)呈線性關(guān)系的電信號(hào)，從而達(dá)到檢測(cè)電流的目的。其突出的特點(diǎn)是全隔離測(cè)量，即測(cè)量電路不必接入被測(cè)電路即可實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)，它們靠磁場(chǎng)進(jìn)行耦合，檢測(cè)電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測(cè)過(guò)程中，被測(cè)電路的狀態(tài)不受檢測(cè)電路的影響，檢測(cè)電路也不受被檢電路的影響。通?；魻栯娏鱾鞲衅鞫嗖捎弥苯訙y(cè)量及磁平衡兩種方式進(jìn)行檢測(cè)，常規(guī)霍爾電流傳感器檢測(cè)時(shí)，過(guò)載電流僅為額定電流的數(shù)倍，在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如電力行業(yè)應(yīng)用中， 一旦出現(xiàn)故障，可能產(chǎn)生10倍額定電流的情況，一般的霍爾電流傳感器無(wú)法承受而導(dǎo)致傳感器損壞。同時(shí)在穩(wěn)定性、低溫漂、線性度等方面還需要加強(qiáng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提出一種新型的霍爾電流傳感器，在保證穩(wěn)定性、低溫漂、 線性度高的情況下，解決在使用過(guò)程中，被測(cè)電流出現(xiàn)瞬間大電流的情況。傳感器被測(cè)電流短時(shí)經(jīng)受10倍額定電流的情況下，傳感器不損壞，當(dāng)被測(cè)電流恢復(fù)正常后，傳感器仍能正
常工作。本實(shí)用新型技術(shù)方案是高過(guò)載霍爾電流傳感器，包括集磁環(huán)，置于集磁環(huán)缺口的霍爾元件、運(yùn)算放大器、AD芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)電路，繞制在集磁環(huán)上的次級(jí)補(bǔ)償線圈，霍爾元件電壓信號(hào)輸出依次接運(yùn)算放大器、AD芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)電路和繞制在集磁環(huán)上的次級(jí)補(bǔ)償線圈，霍爾元件電壓信號(hào)輸出依次接運(yùn)算放大器、AD芯片和微處理器；微處理器輸出信號(hào)接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出再接次級(jí)補(bǔ)償線圈。形成閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用磁平衡式設(shè)計(jì)原理，套在待測(cè)導(dǎo)線的且有缺口的集磁環(huán)，即磁環(huán)將原邊電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集后，作用于霍爾元件，使其有電壓訊號(hào)輸出，輸入到運(yùn)算放大器，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后，輸出補(bǔ)償電流經(jīng)次級(jí)補(bǔ)償線圈。次級(jí)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原邊電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相反，因而補(bǔ)償了原邊磁場(chǎng)，使霍爾輸出逐漸減少，當(dāng)原次級(jí)磁場(chǎng)相等時(shí)，補(bǔ)償電流不再增大，并在動(dòng)態(tài)中達(dá)到磁平衡，建立時(shí)間往往在1 μ s以內(nèi)，整個(gè)測(cè)量回路形成閉環(huán)系統(tǒng)，這種線路主要由磁電轉(zhuǎn)換部分，放大部分及驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償線路部分等組成。應(yīng)用霍爾檢測(cè)的閉環(huán)(補(bǔ)償)電流傳感器，具有穩(wěn)定性好、溫漂小、線性度高、負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。能夠測(cè)量交流以及各種波形的電流。它們靠磁場(chǎng)進(jìn)行耦合，檢測(cè)電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測(cè)過(guò)程中，被測(cè)電路的狀態(tài)不受檢測(cè)電路的影響，檢測(cè)電路也不受被檢電路的影響。

[0007]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
高過(guò)載霍爾電流傳感器由以下幾部分組成，待測(cè)電流的導(dǎo)線1、集磁環(huán)2、元器件單元3包括運(yùn)算放大器、AD芯片和微處理器、霍爾元件H、驅(qū)動(dòng)電路4。可以設(shè)有注塑外殼通過(guò)灌封膠將元器件組合單元和驅(qū)動(dòng)電路一體化安裝，霍爾電流傳感器具有電磁轉(zhuǎn)換、磁電轉(zhuǎn)換、運(yùn)算放大器構(gòu)成的信號(hào)放大組件、還可設(shè)有信號(hào)調(diào)整、信號(hào)輸出等功能，被測(cè)電流通過(guò)霍爾元件進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換并通過(guò)(引腳)過(guò)流針，傳感器另由初級(jí)引腳供電。微處理器控制信號(hào)通過(guò)放大后驅(qū)動(dòng)次級(jí)線圈至集磁環(huán)(繞制在集磁環(huán)上)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)電流測(cè)量。采用了電源限位保護(hù)技術(shù)，對(duì)敏感元件的工作電源經(jīng)過(guò)變換后鉗位，使霍爾元件的輸出控制在一定的范圍內(nèi)，即使被測(cè)電流達(dá)到遠(yuǎn)高于額定電流，在輸出端仍然限制在可承受范圍內(nèi)。這樣，一旦被測(cè)電流恢復(fù)正常，傳感器又可以正常工作。在磁芯材料上選用坡莫合金材料，坡莫合金的主要特點(diǎn)是具有很高的導(dǎo)磁系數(shù)和很低的矯頑力，在瞬態(tài)過(guò)載大電流的情況下，磁芯也不容易輸出飽和，有利于減小傳感器的剩磁，提高傳感器的精度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為方便應(yīng)用，從小型化角度，設(shè)計(jì)成一體化結(jié)構(gòu)，通過(guò)注塑外殼將上述幾個(gè)單元封閉組合成一個(gè)整體，同時(shí)進(jìn)行灌封，構(gòu)成模塊化結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.高過(guò)載霍爾電流傳感器，其特征是包括集磁環(huán)，置于集磁環(huán)缺口的霍爾元件、運(yùn)算放大器、AD芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)電路和繞制在集磁環(huán)上的次級(jí)補(bǔ)償線圈，霍爾元件電壓信號(hào)輸出依次接運(yùn)算放大器、AD芯片和微處理器；微處理器輸出信號(hào)接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出再接次級(jí)補(bǔ)償線圈。
專利摘要高過(guò)載霍爾電流傳感器，包括集磁環(huán)，置于集磁環(huán)缺口的霍爾元件、運(yùn)算放大器、AD芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)電路和繞制在集磁環(huán)上的次級(jí)補(bǔ)償線圈，霍爾元件電壓信號(hào)輸出依次接運(yùn)算放大器、AD芯片和微處理器；微處理器輸出信號(hào)接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出再接次級(jí)補(bǔ)償線圈。
文檔編號(hào)G01R19/00GK202305636SQ201120394679
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者何萬(wàn)海, 劉澤金, 夏曉明, 馬志愿 申請(qǐng)人:南京中旭電子科技有限公司