交直流闭环电流传感器制造技术

本申请涉及一种交直流闭环电流传感器，包括聚磁铁芯、TMR芯片、信号处理电路、信号发生器和反馈线圈，TMR芯片设置于聚磁铁芯的气隙处，TMR芯片与信号处理电路连接，信号处理电路与TMR芯片和信号发生器连接，反馈线圈缠绕在聚磁铁芯上，与信号发生器连接，聚磁铁芯用于根据被测电流汇聚感应磁场，TMR芯片用于根据感应磁场输出感应信号，信号处理电路用于对TMR芯片的感应信号进行选取和放大，得到电流信号分量发送至信号发生器，信号发生器用于根据电流信号分量调节输出至反馈线圈的电流，并输出对选取的电流信号分量的测量结果。通过排除了杂乱信号的干扰，能够达到对需要检测的电流分量信号进行准确测量。流分量信号进行准确测量。流分量信号进行准确测量。

【技术实现步骤摘要】
交直流闭环电流传感器


[0001]本申请涉及电力测量
，特别是涉及一种交直流闭环电流传感器。

技术介绍

[0002]随着电力系统应用广泛，电力测量需求也越来越大，随着微机电制备技术日渐成熟，基于微电机技术的磁场传感芯片给非侵入式电流测量提供了技术基础。目前非接触电流测量技术基本都是通过测量由被测电流产生的磁场的方式来间接还原被测电流信息，众多磁场传感芯片中，TMR（隧道磁电阻）芯片灵敏度高、线性范围宽，目前得到广泛应用。面对电力系统非常宽的电流工作范围，出现了基于闭环反馈的TMR电流传感器。
[0003]传统的闭环电流传感器通过设计复杂的反馈电路，保证TMR输出信号经过放大反馈到测量回路时，TMR处的测量磁场恒定为零。然而，传统的闭环电流传感器测量的信号杂乱，无法对需要检测的电流分量信号进行准确测量。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对需要检测的电流分量信号进行准确测量的交直流闭环电流传感器。
[0005]一种交直流闭环电流传感器，包括聚磁铁芯、TMR芯片、信号处理电路、信号发生器和反馈线圈，所述TMR芯片设置于所述聚磁铁芯的气隙处，所述TMR芯片与所述信号处理电路连接，所述信号处理电路与所述TMR芯片和所述信号发生器连接，所述反馈线圈缠绕在所述聚磁铁芯上，与所述信号发生器连接，所述聚磁铁芯用于根据被测电流汇聚感应磁场，所述TMR芯片用于根据所述感应磁场输出感应信号，所述信号处理电路用于对所述TMR芯片的感应信号进行选取和放大，得到电流信号分量发送至所述信号发生器，所述信号发生器用于根据电流信号分量调节输出至所述反馈线圈的电流，并输出对选取的电流信号分量的测量结果。
[0006]在其中一个实施例中，所述信号处理电路包括信号选择电路和信号放大电路，所述信号选择电路连接所述TMR芯片和所述信号放大电路，所述信号放大电路连接信号选择电路和所述信号发生器，所述信号选择电路用于选择电流信号分量，所述信号放大电路用于对所述电流信号分量进行放大。
[0007]在其中一个实施例中，所述信号选择电路包括采样电路、带通滤波电路、直流滤波电路和选择电路，所述采样电路连接所述TMR芯片、所述带通滤波电路和直流滤波电路，所述选择电路连接所述带通滤波电路、所述直流滤波电路和所述信号放大电路。
[0008]在其中一个实施例中，所述采样电路获取所述TMR芯片的信号并输出样本信号，所述带通滤波电路用于根据设定的参考信号频率对所述样本信号进行交流信号分量选择；所述直流滤波电路用于对所述样本信号进行直流信号分量滤波处理，所述选择电路用于将所述带通滤波电路和/或所述直流滤波电路导通。
[0009]在其中一个实施例中，所述带通滤波电路为双相锁相放大电路。
[0010]在其中一个实施例中，所述双相锁相放大电路设定的参考信号频率为50Hz。
[0011]在其中一个实施例中，所述直流滤波电路为二阶RC低通直流滤波电路。
[0012]在其中一个实施例中，所述信号放大电路包括加法电路和积分放大电路，所述加法电路连接所述信号选择电路和所述积分放大电路，所述积分放大电路连接所述信号发生器，所述加法电路用于叠加所述信号选择电路输出的电流信号分量，所述积分放大电路用于放大叠加后的信号并传输给所述信号发生器。
[0013]在其中一个实施例中，所述信号发生器用于输出反馈电流至所述反馈线圈，并根据电流信号分量调节所述反馈电流的幅值，直至TMR芯片输出的感应信号为0时，输出对选取的电流信号分量的测量结果；所述反馈电流用于所述反馈线圈产生与所述被测电流相反的磁场。
[0014]在其中一个实施例中，所述信号发生器还用于根据电流信号分量调节所述反馈电流的方向。
[0015]上述交直流闭环电流传感器，通过在信号发生器前接入的信号处理电路，能够对TMR芯片输出的感应信号进行选取，排除了杂乱信号的干扰，能够达到对需要检测的电流分量信号进行准确测量。
附图说明
[0016]图1为一个实施例中交直流闭环电流传感器的结构示意图；图2为一个实施例中交直流闭环电流传感器中信号处理电路的结构示意图；图3为一个实施例中信号选择电路的结构框图；图4为另一个实施例中带通滤波电路的结构框图；图5为一个实施例中双相锁相放大电路的结构示意图；图6为一个实施例中直流滤波电路的结构框图；图7为一个实施例中二阶RC低通滤波电路的电路图；图8为一个实施例中信号放大电路的结构框图。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0019]可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
[0020]在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
[0021]本申请实施例提供的交直流闭环电流传感器，可以应用于对某些电流信号分量进行测量的应用环境。其中，交直流闭环电流传感器的聚磁铁芯为环形聚磁铁芯，TMR芯片设置于聚磁铁芯的气隙处，将被测导体放置在聚磁铁芯的空心内穿过聚磁铁芯开始测量。TMR芯片就可以感应到磁场并输出感应信号，通过在信号处理电路中选择不同的电路对不同电流信号分量进行闭环反馈，得出测量结果。
[0022]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种交直流闭环电流传感器，包括聚磁铁芯102、TMR芯片104、信号处理电路106、信号发生器108和反馈线圈109，TMR芯片104设置于聚磁铁芯102的气隙处，TMR芯片104与信号处理电路106连接，信号处理电路106与TMR芯片104和信号发生器108连接，反馈线圈109缠绕在聚磁铁芯102上，与信号发生器108连接，聚磁铁芯102用于根据被测电流汇聚感应磁场，TMR芯片104用于根据感应磁场输出感应信号，信号处理电路106用于对TMR芯片104的感应信号进行选取和放大，得到电流信号分量发送至信号发生器108，信号发生器108用于根据电流信号分量调节输出至反馈线圈109的电流，并输出对选取的电流信号分量的测量结果。
[0023]其中，聚磁铁芯102是聚磁介质的一种，在交直流闭环电流传感器中聚磁铁芯102为环状，并设置有气隙；TMR芯片104是一种利用隧道磁阻效应的磁敏感元件，TMR芯片在一定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流闭环电流传感器，其特征在于，包括聚磁铁芯、TMR芯片、信号处理电路、信号发生器和反馈线圈，所述TMR芯片设置于所述聚磁铁芯的气隙处，所述TMR芯片与所述信号处理电路连接，所述信号处理电路与所述TMR芯片和所述信号发生器连接，所述反馈线圈缠绕在所述聚磁铁芯上，与所述信号发生器连接，所述聚磁铁芯用于根据被测电流汇聚感应磁场，所述TMR芯片用于根据所述感应磁场输出感应信号，所述信号处理电路用于对所述TMR芯片的感应信号进行选取和放大，得到电流信号分量发送至所述信号发生器，所述信号发生器用于根据电流信号分量调节输出至所述反馈线圈的电流，并输出对选取的电流信号分量的测量结果。2.根据权利要求1所述的交直流闭环电流传感器，其特征在于，所述信号处理电路包括信号选择电路和信号放大电路，所述信号选择电路连接所述TMR芯片和所述信号放大电路，所述信号放大电路连接信号选择电路和所述信号发生器，所述信号选择电路用于选择电流信号分量，所述信号放大电路用于对所述电流信号分量进行放大。3.根据权利要求2所述的交直流闭环电流传感器，其特征在于，所述信号选择电路包括采样电路、带通滤波电路、直流滤波电路和选择电路，所述采样电路连接所述TMR芯片、所述带通滤波电路和直流滤波电路，所述选择电路连接所述带通滤波电路、所述直流滤波电路和所述信号放大电路。4.根据权利要求3所述的交直流闭环电流传感器，其特征在于，所述采样电路获取所述TMR芯片的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，吕前程，田兵，樊小鹏，刘仲，王志明，陈仁泽，韦杰，尹旭，谭泽杰，徐振恒，姚森敬，李立浧，林跃欢，刘胜荣，骆柏锋，张佳明，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：