电流传感器技术详解图（电流传感器技术详解）

在任何过程中，电量的测量对于监测、分析和控制系统都是必不可少的。为了执行这些类型的测量，必须使用电流传感器。除非可以测量，否则无法管理物理量。让我们对电流传感器的行为有更深入的了解。

电流传感器

电流传感器是一种将电流信号转换成可分析的另一种信号的装置。被测信号称为“一次电流”，输出信号称为“二次电流或电压”。最后一个信号用于电子板、ADC和其他模拟仪器。由于存在不同的测量技术，并且初级电流可能由于波形、脉冲类型、隔离和电流强度而不同，因此市场上提供了多种电流传感器。如图1所示，最常见的电流传感器分为两类：

根据“分流”的工作原理，欧姆定律(V=R I)适用于第一种。

第二种利用安培定律(I= H ds)和磁场来测量电流。

图1:不同的电流测量方法

欧姆定律适用于分流器测量，公式为v=r i，实际中分流器是一个已知欧姆值的鲁棒电阻。当电流通过分流器时，产生的电压与电流成正比。利用这一原理，我们可以在电流不太大的情况下精确地获得交流和DC电流。另一方面，当电流上升并超过100 A时，会产生过多的热量，测量系统可能会变得无效和关键。

霍尔效应电流传感器可以用来克服这些限制。给霍尔探测器供电将施加垂直于表面的磁场，并产生与磁场强度成比例的电压。安培定律可以用来计算流经导体的电流量。霍尔电流传感器使用磁芯将磁场集中在探头所在的气隙中。输出电压与磁场成正比，而磁场又与初级电流成正比。电流传感器的性能取决于开环霍尔探头的性能。为了提高线性度，减小温度偏差的漂移，实现了闭路原理。

另一种电流传感器以磁电阻为代表，其电阻值与磁场成比例变化。这些电流传感器通常比霍尔效应更精确，但是它们的灵敏度由于空气间隙而受到限制。然而，该设备必须确保高效、准确的测量，具有极高的检测质量、极其平坦的频率响应和出色的DC稳定性。所有这些功能都可以在Danisense的电流传感器中找到，它提供定制的解决方案来满足客户的确切需求。

电流测量方法

利用LT6106集成电路可以进行电流测量，lt 6106集成电路是一种用于电流检测的多功能放大器(参见图2中的应用框图)。它的特点备受推崇：

最大电压偏移：250v

最大输入偏置电流：40 nA

只需要两个电阻来设置器件的增益。

精确度：1%

最大输出电流：1mA

PSRR:106分贝

其主要应用是汽车和工业、电池监控、能源管理、发动机控制、灯监控、过电流和故障检测。该器件通过检测外部电阻(分流电阻)上的电压来测量电流。内部电路将该电压转换成输出电流。LT6106极低的电源电流也使其适合电池应用。

图2:使用LT6106器件的负载电流表示例

一旦你理解了它的工作原理，你就可以利用欧姆定律和功率方程轻松地配置设计，以满足你的所有需求。在示例接线图配置中，电源为30 V，19负载供电，电流约为1.57 A，0.01分流电阻不影响系统工作，其功耗约为25 mW。配置配置电阻，使放大器的增益为单位。这种情况下，输出电压(绝对值)等于流过负载的电流。综合效率很高，绝对超过99.8%。显然，这种解决方案不能用于非常高的电流。

使用电流传感器代替分流器。

用电流传感器代替分流器有很大的优势。分流器其实并不是一个理想的元件，但是从前面的接线图可以看出，它有一个电感元件(串联)和一个电容元件(并联)。因此，不仅需要测量DC的电流，还需要测量交流电的电流。因此，有必要使用更有效的方法，在不同的频率和电流范围内进行更好的估计，以获得更高的结果精度。

电流传感器具有将初级电路与次级电路电隔离的优点。这消除了共模电压纹波的干扰，并大大降低了初级电流的噪声。与分流器相比，电流传感器的输出信号更高，噪声更低。低得多的插入阻抗降低了功耗，无疑提高了系统的短期和长期稳定性。

一个简单的例子说明了这一点：用于在1,500 A下提供50 mV的分流电阻的功耗为75 W，实际上，其阻抗为0.000033。为了实现高测量稳定性和可重复性，分流器需要非常低的温度系数。如果系统在低电流或高电流下使用，以伏特/安培为单位的灵敏度将会不同。比如DL2000UB-10V电流传感器的有效插入阻抗小于0.5，1,500 A时原边电路的有效功耗小于1 W，比之前的分流器小100倍。即使初级电流很低，信噪比也很高。图3中的表格显示了DS、DM、DL和DQ系列丹尼森电流传感器的摘录。这些传感器超稳定、高精度，基于闭环工作原理，可提供出色的线性度和稳定性。

图3: DS、DM、DL和DQ系列传感器型号

概括地说，一些传感器组合模型可分为以下几类：

0至600安传感器

DP50IP-B (72A)

直流200中频(300安)

DS400ID (600安)

DS50UB-1V (150安)

600安到3000安的传感器

DM 1200 id(1800 A)

dl 2000 id(3000 A)

dl 2000 id-CB 100(3000 A)

dl 2000 u B- 10V(2200安)

大于3,000 A的传感器

5000里拉(8000安培)

10000里拉(11，000安培)

DR5000UX-10伏/7，500安(8，000安)

其中一些提供电流输出，而另一些提供电压。其中一个有趣的型号是DM1200UB-1V(图4)，这是一款超稳定、高精度的传感器，用于测量高达1，800 A的非侵入式隔离DC和交流，其开口直径为45 mm，这一宽度允许使用大型绝缘电缆，并且可以高精度测量泄漏电流。线性度为15 ppm，失调为10 ppm，其闭环技术可以实现非常精确的测量。机身完全由铝制成，以提高EMI屏蔽和宽工作温度。其应用范围从功率测量和分析到稳定电源构建，从粒子加速器到精密驱动器，从电池测试和评估系统到电源系统校准。以下是设备的一些电气特性：

额定初级交流电流：最大值。1200件武器

标称初级DC电流：最大。1,200 A。

测量范围：从1,800 A到1800 A

标称电压输出：1 V至1V

初级/次级比：0.8333 V/kA

线性误差：从15 ppm到15 ppm

带宽(3分贝):400千赫

幅度误差(10赫兹至3千赫兹):0.01

振幅误差(3千赫至50千赫):1

振幅误差(50千赫至300千赫):20

电源电压：14.25 V至15.75 V。

正电流消耗：140毫安

负电流消耗：130毫安

工作温度范围：-40至65

图4: DM1200UB-1V传感器

结论

今天，所有工业系统都有电流传感器，在某些情况下，它们是不可替代的。它们的主要优点是可以被工业控制系统使用和容易地解释，并且它们与电路和负载完全隔离。事实上，将测量系统直接连接到相关电路并不总是很方便。他们的足迹是非侵入性的。它们通常具有方形或矩形形状，可能类似于小型扬声器。然而，它们的功能非常重要。换能器操作背后的工程是相当复杂的，但是对其操作和输出数据的分析是极其简单的，这是最重要的方面。审计唐子红