一种磁通门电流传感器电路制造技术

本发明专利技术提供一种磁通门电流传感器电路，包括励磁电路、励磁绕组L1、补偿绕组L2、误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路，励磁绕组L1连接于励磁电路两个桥臂之间用于检测励磁电流，励磁电流依次经误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路后反馈到补偿绕组L2中，通过测量流过补偿绕组L2的电流，就可知道被测电流的值。本发明专利技术采用了更优的励磁自激振荡方案用于检测小电流，检测精度更高。检测精度更高。检测精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种磁通门电流传感器电路


[0001]本专利技术涉及隔离采样领域，尤其涉及磁通门电流传感器领域。

技术介绍

[0002]众所周知，普通的电流互感器只能测量交流电，不能测量直流电，而隔离测量直流电，一般采用霍尔电流传感器和磁通门电流传感器。由于霍尔传感器的磁环需要开口放霍尔器件，磁环的磁导率比较低，一般测量安培以上的电流。而磁通门电流传感器的磁环是闭合的，磁导率较高比较灵敏，可测量毫安级的电流。
[0003]磁通门电流传感器利用磁调制的原理，让磁环处于对称的交替饱和状态，当有电流从磁环中穿过时，就会在磁环中产生磁通，使磁环交替饱和的状态就不再对称，通过检测这种不对称的状态进行解调来测量电流信号。让磁芯饱和是需要一定的电流的，一般在几毫安到几十毫安之间。让磁芯对称的交替饱和，关键是让正负励磁的电流也是对称的，假如不对称，就相当于有一个毫安级的初始误差。假如磁通门测量的是大电流，这个初始误差可以忽略不计。如果测量是几百毫安量程的电流，那么这个毫安级的初始误差就会显著影响测量精度。
[0004]磁通门电流传感器一般可分为开环和闭环两种。闭环的磁通门电流传感器有一个补偿绕组用于补偿输入电流产生的磁通，让磁芯的平均磁通始终为零，补偿电流与输入电流成匝比关系，把补偿电流转化为电压信号就可得到输入电流信号的测量值。开环的磁通门电流传感器，通过把检测到的励磁电流的不对称信号经过信号调理电路处理后作为测量值。
[0005]图1是一种现有的励磁电路方案，当励磁电流增大时电阻R1上的电压也增大，MOS管的栅源电压减小，两个桥臂的关断是靠MOS管的栅源电压小于栅极开启阈值电压来实现的。MOS管的栅极开启阈值会跟随环境温度的变化，并且MOS管不同个体之间的栅极开启阈值参数也存在一定的差异，因此在图1的现有方案中，当出现左右两个桥臂栅极开启阈值不一致时，即使被测电流为零，正负两个方向的励磁也会不对称，导致整个传感器的输出有比较明显的零点偏差。以单电源5V供电的磁通门传感器的实际测试为例，在批量样品的测试中发现，会有200mV以上的零点偏差，换算成百分比为0.2V/2.5V＝8％。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种磁通门电流传感器电路，采用了更优的励磁自激振荡方案用于检测小电流，检测精度更高。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种磁通门电流传感器电路，其特征在于：包括桥式电路、电流限幅电路和励磁绕组L1，励磁绕组L1连接于桥式电路两个桥臂之间，两个桥臂交替导通在励磁绕组L1上产生正负交替的励磁电流，电流限幅电路与桥式电路两个桥臂相连，分别检测流过桥式电路两个桥臂的电流，当桥臂的电流超过所设定的阈值时，控制对应的桥臂关断，桥式电路两个桥
臂的关断阈值由同一个基准电压REF1控制。
[0009]作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述桥式电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连后与正供电电压VCC连接，开关管Q1的漏极与开关管Q2的栅极、开关管Q3的漏极、电阻R4的一端连接，开关管Q2的漏极与开关管Q1的栅极、开关管Q4的漏极、电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端与开关管Q4的栅极连接，电阻R3的另一端与开关管Q3的栅极连接，开关管Q4的源极通过电阻R2接地，开关管Q3的源极通过电阻R1接地。
[0010]作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述电流限幅电路包括比较器COMP1和COMP2，比较器COMP1的同相输入端与比较器COMP2的同相输入端、基准电压REF1相连，比较器COMP1的反相输入端与开关管Q3的源极相连，比较器COMP2的反相输入端与开关管Q4的源极相连，比较器COMP1的输出端与开关管Q3的栅极相连，比较器COMP2的输出端与开关管Q4的栅极相连。
[0011]优选的，所述磁通门电流传感器电路，还包括补偿绕组L2、误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路，励磁绕组L1检测的励磁电流依次经误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路后反馈到补偿绕组L2中。
[0012]优选的，所述励磁绕组L1与补偿绕组L2被绕在同一个磁芯中。
[0013]作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述误差放大电路包括电阻R5、电容C1、电容C3和运放OP1，电阻R5与励磁绕组L1串联后连接于励磁电路两个桥臂之间，运放OP1的输入端与电阻R5的两端连接，电容C1连接于运放OP1的反相输入端与输出端之间，电容C3连接于运放OP1的同相输入端与地之间，运放OP1的输出端作为误差放大器的输出端。
[0014]作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述采样电路包括电阻R6、电阻R7和电容C2，电阻R6的一端与电阻R7的一端的连接点作为采样电路的输入端，电阻R6的另一端通过补偿绕组L2接地，电阻R7的另一通过电容C2接地，电阻R7与电容C2的连接点作为磁通门电流传感器电路的输出端。
[0015]作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述误差放大电路包括电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C3和运放OP1，电阻R8和电阻R9串联后并联于励磁绕组L1的两端，运放OP1的输入端与电阻R9的两端连接，电容C1连接于运放OP1的反相输入端与输出端之间，电容C3连接于运放OP1的同相输入端与地之间，运放OP1的输出端作为误差放大器的输出端。
[0016]作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述采样电路包括电阻R6和差分采样电路，电阻R6的一端作为采样电路的输入端，电阻R6的另一端通过补偿绕组L2接地，差分采样电路的两个输入端连接于电阻R6两端，差分采样电路的输出端作为磁通门电流传感器电路的输出端。
[0017]本专利技术的工作原理将结合具体的实施例进行分析，在此不赘述，本专利技术的有益效果为：
[0018]1、通过比较器控制励磁绕组L1的峰值电路，励磁电路两个桥臂的关断阈值由同一个基准电压REF1来控制，可消除不同开关管个体之间的参数差异问题，并且在不同温度下峰值电流也比较稳定，本专利技术的方案相比于现有方案，精度更高；
[0019]2、通过低通滤波器电路来滤除励磁绕组L1上载波频率的信号，误差放大器的截至频率就可以设置得更高，这样就能响应更高的被测电流信号，以提高整个电流传感器的测量带宽。
附图说明
[0020]图1为现有的励磁电路的电路原理图；
[0021]图2为本专利技术磁通门电流传感器电路第一实施例的电路原理图；
[0022]图3为本专利技术磁通门电流传感器电路第二实施例的电路原理图。
具体实施方式
[0023]为了更好地理解本专利技术相对于现有技术所作出的改进，对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。
[0024]第一实施例
[0025]如图1所示，一种磁通门电流传感器电路，包括励磁电路、励磁绕组L1、误差放大电路、低通滤波器电路和采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁通门电流传感器电路，其特征在于：包括桥式电路、电流限幅电路和励磁绕组L1，励磁绕组L1连接于桥式电路两个桥臂之间，两个桥臂交替导通在励磁绕组L1上产生正负交替的励磁电流，电流限幅电路与桥式电路两个桥臂相连，分别检测流过桥式电路两个桥臂的电流，当桥臂的电流超过所设定的阈值时，控制对应的桥臂关断，桥式电路两个桥臂的关断阈值由同一个基准电压REF1控制。2.根据权利要求1所述的磁通门电流传感器电路，其特征在于：所述桥式电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连后与正供电电压VCC连接，开关管Q1的漏极与开关管Q2的栅极、开关管Q3的漏极、电阻R4的一端连接，开关管Q2的漏极与开关管Q1的栅极、开关管Q4的漏极、电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端与开关管Q4的栅极连接，电阻R3的另一端与开关管Q3的栅极连接，开关管Q4的源极通过电阻R2接地，开关管Q3的源极通过电阻R1接地。3.根据权利要求2所述的磁通门电流传感器电路，其特征在于：所述电流限幅电路包括比较器COMP1和COMP2，比较器COMP1的同相输入端与比较器COMP2的同相输入端、基准电压REF1相连，比较器COMP1的反相输入端与开关管Q3的源极相连，比较器COMP2的反相输入端与开关管Q4的源极相连，比较器COMP1的输出端与开关管Q3的栅极相连，比较器COMP2的输出端与开关管Q4的栅极相连。4.根据权利要求1所述的磁通门电流传感器电路，其特征在于：还包括补偿绕组L2、误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路，励磁绕组L1检测的励磁电流依次经误差放大电路、低通...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏俊熙，张华，
申请(专利权)人：深圳南云微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：