一种交直流无源漏电流传感器制造技术

一种交直流无源漏电流传感器，其特征是由大电流敏感器、瞬态脉冲干扰抑制器ＴＶＳ、过电压保护器及传感器模块组成，它们都是并联连接的，大电流敏感器两端有引出脚①和②、瞬态脉冲干扰抑制器ＴＶＳ两端有引出脚③和④、过电压保护器两端有引出脚⑤和⑥及传感器模块两端有引出脚⑦和⑧；把①③⑤⑦连在一起通过导线接在外壳的接线端子Ａ上；将②④⑥⑧接在一起并通过导线与外壳上的接线端子Ｂ相连，Ａ、Ｂ两端组成输入端； 所述的传感器模块的组成和连接关系是：取两个增益电阻Ｒ↓［Ｇ１］和Ｒ↓［Ｇ２］的一端分别接ＭＡＸ４７２的３脚和６脚，Ｒ↓［Ｇ１］和Ｒ↓［Ｇ２］的另一端分别接传感电阻Ｒ↓［ｓｅｎｓｅ］的两端，Ｒ↓［ｓｅｎｓｅ］的两端节点分别标著为Ａ和Ｆ，Ｆ点再串接二极管的正端，二极管的负端Ｅ点接取样电阻Ｒ↓［Ｌ］，Ｒ↓［Ｌ］的另一端接Ｂ点；Ｅ点再接集成块ＭＡＸ４７２的７脚和滤波电容Ｃ１的正端，Ｃ↓［１］的负端接Ｂ、Ｄ点，也就是地端；ＭＡＸ４７２的８脚是信号输出端，８脚接输出电阻Ｒ↓［ｏｕｔ］，Ｒ↓［ｏｕｔ］与电位器Ｗ串联后再接地Ｂ，Ａ点和Ｂ点是输入端，Ｃ点和Ｄ点是信号输出端。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子
，它特别涉及电流传感器。很多文章在探索如何提高互感器的精度问题，如贺景亮等在“高压技术”97年第1期介绍的“复合型小电流传感器的研究”，清华大学黄琦等人在“高电压技术年会论文集(99年)”刊登的“介质损耗电流传感器研究”；赵秀山等“在线监测用电流互感器研究”(刊登于清华大学学报1995年35期)。其基本原理是在磁环上绕初级线圈，初级线圈可以是一匝(被测电流直接从磁环中心穿过)，次级线圈匝数可自由选择，当被测电流I1通过磁环时，根据电磁耦合原理在次级线圈便产生感应电流I2，接上负载便可得到信号电压U2，其优点是简单、价低。他们的研究都在致力于提高和改进互感器的工艺和精度，但无论怎样改进电流互感器总离不开磁芯和线圈，就必然存在铁损和铜损，因而产生相角偏移是不可避免的。而且随机因素很大，很难计算和给予补偿。电流互感器只能检测音频电流，对直流和高频电流不适用。2).国外电流传感器，如MAX471、MAX472和LINEAR TECHNOLOGY公司的LT1786/LT1787H，它是有八脚的集成电路，主要用于有源大电流检测，未检索到用于无源检测。集成电路电流传感器，国外已有类似的产品，如美国MAX1M公司的MAX471和MAX472电流传感器。但它是有源电流传感器，其工作电源是直流3V～36V，MAX472的原理框图如图3所示。
技术实现思路
本技术的任务是提供一种交直流无源漏电流传感器，它可以用来检测高压电气设备的阻性电流，检测各种避雷器的漏电流。本技术交直流高压漏电流传感器是由大电流敏感器、瞬态脉冲干扰抑制器TVS、过电压保护器及传感器模块组成(如附图说明图1所示)，它们都是并联连接的，这四个单元电路，两端都有引出脚①和②、③和④、⑤和⑥、⑦和⑧；把①③⑤⑦连在一起通过导线接在外壳的接线端子A上；将②④⑥⑧接在一起并通过导线与外壳上的接线端子B相连，A、B两端组成本技术的输入端。上面所述的大电流敏感器、瞬态脉冲干扰抑制器TVS、过电压保护器均采用现有产品。所述的传感器模块是由集成电路MAX472及工作电压获取电路组成，其工作原理如图2所示。传感器模块的组成和内部连接关系是取两个增益电阻RG1和RG2的一端分别接集成块MAX472的3脚和6脚，RG1和RG2的另一端分别接传感电阻Rsense的两端，Rsense的两端节点分别标著为A和F。F点再串接二极管的正端，二极管的负端E点接取样电阻RL，RL的另一端接B点。E点再接MAX472的7脚和滤波电容C1的正端，C1的负端接B、D点，也就是地端。MAX472的8脚是信号输出端，8脚接输出电阻Rout，Rout与电位器W串联后再接地B，A点和B点是输入端，C点和D点是信号输出端。需要说明的是，本技术传感器模块中选用的是MAX472，它是美国MAXIM公司产品，MAX472可以用以下性能相近的产品代替MAX471、QVMAX4172、MAX4173T/F/H、QVMAX4373T/F/H、QVMAX4373、MAX4373、MAX4374、MAX4375及美国来特公司产品LT1787。传感器模块工作过程是A点接在高压设备的末屏，B与D点接地(先把原来末屏的接地线断开)。集成电路MAX472所需要的工作电压VCC由被测漏电流I通过传感电阻Rsense经二极管D1和采样电阻RL流入地，交流电压通过二极管D1整流成脉动直流，再经电容C1滤波后变成直流作为有源器件MAX472的工作电压。正半周时电容C1充电、贮能，负半周时由电容C1的贮能作为集成电路的工作电压。由于采用了低压微功耗集成电路MAX472，只要直流3伏的电压就能正常工作。大电流敏感器(能承受6KA的雷击电流，能抑制强脉冲干扰，能抑制数百安培的脉冲电流)及限压电路，使传感器在任何大电流强干扰的情况下，传感器两端电压在安全电压36V以下，避免传感器损坏造成开路，引起设备损坏和人身伤害。本技术用来检测交直流电流，所能跟踪的电流变化频率可达130KHz。可将被检测电流的变化线性放大，也可以通过外接输出电阻转换成输出端对地电压的变化，满量程输出电压视检测端高电位端的电压而定，一般不小于1.5V。基本工作原理是被检测电流Isense流过微小的传感电阻Rsense，其阻值有内置35mΩ的(MAX471)也可以外接。检测电流通过传感电阻的电流为Isense，设某一时刻检测电流由A流向F，在Rsense上产生压降Vsense，运算放大器输出控制只能使晶体管Q1或Q2的一个导通，另一个截止，此时Q1导通，Q2截止，检测电流方向改变时，则Q2导通，Q1截止，如图3所示。又因为运放开环增益非常大，输入端电位差趋近于零。因此检测电流Isense流过Rsense产生的压降就等于输出电流Iout流过RG1的压降。即Iout×RG1＝Isense×RsenseIout=Isense×RsenseRG1]]>IoutIsense=RsenseRG1]]>如果Rsense＝35mΩ，增益电阻RG1＝RG2为70Ω，则IoutIsense=35×10-3Ω70Ω]]>=12000=500×10-6,]]>即输出电流比检测的传感电流缩小了2000倍。如果RG1、RG2、Rsense外接，那么检测电流的范围及灵敏度，就可以自由选取了。需要说明的是，根据检测电流的大小、模块的结构是不同的，以适应50μA～±500mA大范围的检测。本技术是利用漏电流这种潜在的能源，取其能量稍加变换和贮存，便可使有源器件正常工作，从而实现用微电子技术对交直流电流的无源检测。它具有以下特点1).将有源器件用于无源检测，因为有源器件用于无源检测，必须提供有源器件的工作电压，本技术通过利用被测漏电流本身潜在的能量，用工作电压采集电阻获得交流电压，再经整流滤波后得到稳定的有源器件工作电压，使有源器件用于无源检测得于实现，从而打破通过电流互感器进行检测的传统检测模式。如本技术用于高压设备漏电流检测时，我们利用了漏电流潜在的能量，转换成集成传感器的工作电压。其工作原理是在测高压设备漏电流时，把接地线断开，串接一个传感电阻Rsense和为取得工作电压的采样电阻RL，通常RL＞＞Rsense。高压通过高压设备(如耦合电容C)有漏电流Isense。此漏电流通过电阻产生的压降IsenseRsense作为检测信号源，IsenseRL再通过二极管D整流和电容滤波，不论正负半周都可得到稳定的电压作为MAX472的VCC电压。RL视检测电流范围而定，使VCC在3V～36V之间。2).本技术适于高压设备漏电流检测。新型电流检测传感器突破了传统的检测模式，采用集成微电子技术，在漏电流检测中既不要电源，又有放大功能、灵敏度、线性度、精度都有很大的提高。为漏电流无源检测开辟了新的途径。附图及图面说明图1是本技术工作原理框图其中，Iout为输出电流，Iout=Isense×RsenseRG1,]]>A和B端为输入端，C和D端为输出端，R为电阻。图2是传感器模块结构图其中，D1为二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1、一种交直流无源漏电流传感器，其特征是由大电流敏感器、瞬态脉冲干 扰抑制器TVS、过电压保护器及传感器模块组成，它们都是并联连接的，大电 流敏感器两端有引出脚①和②、瞬态脉冲干扰抑制器TVS两端有引出脚③和④、 过电压保护器两端有引出脚⑤和⑥及传感器模块两端有引出脚⑦和⑧；把①③⑤ ⑦连在一起通过导线接在外壳的接线端子A上；将②④⑥⑧接在一起并通过导 线与外壳上的接线端子B相连，A、B两端组成输入端： 所述的传感器模块的组成和连接关系是：取两个增益电阻RG1和RG2的一端 分别接MAX472的3脚和6脚，RG1和RG2的另一端分别接传感电阻Rsense的两 端，Rsense的两端节点分别标著为A和F，F点再串接二极管的正端，二极管的 负端E点接取样电阻RL，RL的另一端接B点；E点再接集成块MAX472的7 脚和滤波电容C1的正端，C1的负端接B、D点，也就是地端；MAX472的8脚 是信号输出端，8脚接输出电阻Rout，Rout与电位器W串联后再接地B，A点和 B点是输入端，C点和D点是信号输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨谟华，于奇，王向展，李竞春，杜江锋，唐林，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：