电流传感器应用电路.docx

1、电流传感器应用电路电流传感器应用电路设计电流传感器应用电路设计1. 交流电流传感器交流电流传感器CT实际上是一种变流器，作用是将初级电流变换为次级电流，基本构造如图8-32所示。初级线圈多为1匝，从磁芯穿过，流过的电流为被测电流，次级线圈匝数为N，输出电流为i=I0/N。次级输出电流i通过负载电阻RL流通，RL两端产生的电压是与被测电流I0成比例的电压，对于同一个CT传感器由RL值可以改变被测电流I0以及输出电压V0的灵敏度。交流电流传感器主要应用是：检测交流电流的有无，即用于加热器断线的检测及负载的有无；得到与交流电流成比例的电压输出，即用作测量器的输入传感器；检测欠电流或过电流的情况，即检

2、测电动机的过负载、工作机械的制品的加工状况，驱动继电器并输出报警信号等；检测漏电流。交流电流传感器CT的应用电路举例说明如下。图8-33是检测电流的直流/交流继电器通/断工作电路。其中，图（a）是是检测电流的有无，使外接的直流继电器J通/断的电路实例，电路中，电流I0为00.3A继电器J断开，电流为1100A继电器J接通。图（b）是交流继电器的通/断电路实例，电路中，I0为00.1A继电器断开，电流为0.4A以上时继电器接通。8-33(a)8-33(b)图8-35所示的是检测过电流时切断加热器电源的电路，检测电流大小可通过RP1进行调整，若A1的输入信号反相，即VD1的+接到A1的反向输入端，

3、就变成断线报警电路。图8-36所示的是漏电流检测电路实例。8-358-36图8-37所示的是交流电流传感器的基本应用电路。(a) 为交流输出放大电路，适用i=I0/N5mA，V0=-iRf，CT输出电压为0V，因此，适用于微小电流计。(b) 为交流输出放大电路，适用i=I0/N5mA，e0=KI0RL/N，V0= e0Rf/Ri，CT用于宽范围，因此，RL极小时非常有效。(c) 为获得直流输出的电路，V0=0.9KI0RL/N，为了抵消二极管的正向压降，RL必定接在直流侧，希望采用正向压降低的肖特基二极管。(d) 是采用运放的整流电路，V0=0.9KI0RL/N，正半周时通过R1+R2流通，负

4、半周时由A1进行反转整流（增益为-1），A2为高阻抗缓冲器，适用于动态范围为1：50左右。(e) 为采用运放的理想整流电路，V0=0.9KI0RL/N，R1=R2=R3=R4=2R5，正半周时由A2将A1反转输出和e0相加得到输出V0，负半周时A1输出为0，用A2反转输出，-e0=V0。(f) 为由CT直接使继电器动作的电路，V00.9KI0RL/N，式中，V0为继电器动作电压，RL为继电器线圈内阻，I0过大时，要接（V0+10%）左右的VDW（不能超过VDW的允许损耗）。(g) 是用LED显示电流有无的电路，在1.2mA（i=I0/N）（LED最大允许电流）的范围内使用，但I0最小时，选择C

5、T得到2.5V以上的开路电压。(h) 是微弱电流检测电路，VD1采用硅二极管，VD2采用肖特基二极管，在最小电流时，应选择CT得到2.5V以上的开路电压。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)12. 直流电流传感器 直流电流传感器有多种，本节介绍利用霍尔元件的直流电流传感器和伺服型电流传感器。若通过直流I0的电线穿过有间隙的磁环，这时，间隙内产生磁通B在磁路未饱和时与电线中通过的电流I0成正比，若通过霍尔元件将此磁通转换成电压，则就获得与被测直流I0成比例的电压。霍尔元件需要电源电路，而且输出电压不太高，需要进行放大，放大电路实例如图8-38所示，传感器采用HCS-20-AP，其灵敏

6、度为0.6mV/A，考虑霍尔元件的温度漂移、噪声电平等，测量电流值可到10A以上。电路中，RP1用于调零，RP2用于满刻度调整，RP3用于控制电流调整。8-38 霍尔元件型电流传感器应用时应该注意以下几点： 在宽范围使用时要注意灵敏度温度特性。对于不同产品，100的温度变化其灵敏度约有百分之几的变化。霍尔元件有恒压驱动方式和恒流驱动方式，对于任何驱动方式变化量都回改变，因此，必须使用适宜的电路。 用于几千赫以上高频大电流时，若传感器流经高频大电流，则磁路就会发热，连续使用有高频分量的大电流脉冲时也会有同样的问题。发热量与频率及电流成正比，这样，有可能损坏传感器。在这样的条件下使用时，要根据产品

7、目录记载的数据确定安全范围，留有一定余量。 测量双向直流电流时，若电流方向改变，则零点就会变动，特别时对于高灵敏度的传感器表现得更显著。这种现象称为滞后现象，这是直流使磁路暂时磁化的结果。使用额定电流为10A以下高灵敏度传感器时要注意这种现象。 图8-39示出伺服型直流传感器的工作原理示意图。由霍尔元件H检测的电压经误差放大器A1，变成通过反馈线圈（次级线圈）流通，形成伺服系统。所以称为伺服型。 对于此电路，工作时间隙内磁通经常保持为0。若次级线圈电流为is，匝数为N，则测量电流I0=Nis，即次级线圈的电流is为测量电流I0的1/N，工作状况与交流CT一样，由此，也称直流CT。一般要通过取样

8、电阻RL将次级电流变换成电压，输出电压V0=（I0/N）RL。 8-39 图8-40是伺服型直流电流传感器应用电路实例。电路中，RP1用于调零。伺服型电流传感器中尽管使用了霍尔元件，但灵敏度与霍尔元件无关，也就是说传感器的灵敏度不会受到霍尔元件的影响，这是伺服型直流电流传感器的一大特征。然而，零点漂移在原理上是不可避免的。另一个特征是高频特性好，若达到某一定频率以上，次级线圈的工作状态变为交流CT，若结构好，则也可对应于频率为500KHz的电流。另外，由于磁路的磁通密度低，对于高频电流磁路的发热量也很少。 8-40 伺服型直流电流传感器应用时应注意以下几个问题： 温度特性问题，受温度的影响虽比

9、霍尔型小，但在宽温度范围使用时也会出现问题。如上述那样，零点的温度变化原理上是不能消除的。这都要根据产品目录记载的数据进行确认。 确认电源的电流容量。对于伺服型直流电流传感器，无测量电流时需要空载电流，测量时需要1/N的测量电流。例如：空载电流为50mA，匝数N=200的传感器，测量电流为100A，则需要的电源电流为50mA+100A/2000=0.1A。因此可知大电流传感器需要大功率电源。 取样电阻RL的阻值，对于内置取样电阻RL而电压输出型传感器不会有问题，但对于外接取样电阻的传感器，若阻值选用不合适，则会产生误差，传感器不能正常工作。阻值大虽获得较高输出电压，但误差大，线性也变坏。最好使

10、用产品目录数据表中记载的推荐值。 无论是霍尔元件型电流传感器还是伺服型直流电流传感器，最近使用逆变器的情况比较多，电压噪声较大，对于传感器的使用较困难。这时根据产品目录数据表中记载值难以判断，因此，需要通过实验进行验证。方舟公司霍尔电流传感器系列一、 概述近年来，自动化系统中大量使用大功率晶体管、整流器和可控硅，普遍采用交流变频调速及脉宽调制电路，使得电路中不再只是传统的50周的正弦波，出现了各种不同的波形。对于这类电路，采用传统的测量方法不能反应其真实波形，而且电流、电压检出元件也不适应中高频、高di/dt电流波形的传感和检测。FZ系列霍尔效应传感器，可以测量任意波形的电流和电压。输出端能真

11、实地反映输入端电流或电压的波形参数。针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点，采用补偿电路进行控制，有效地减少了温度对测量精度的影响，确保测量准确；具有精度高、安装方便、售价低的特点。FZ系列霍尔效应传感器广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS电源、通信电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需要隔离检测电流电压的设施中。二、 产品命名方法三、 原理 FZ系列电流传感器是一种原边与副边高度电隔离，副边真实反应被测直流、交流、脉动电流等原边波形的传感器。它具有反应时间快、过载能力强、温度特性好、输出连续可调、性能稳定等优点。四、 通用性能指标五、 注意事项1. 工作电源、输出端必须正确连接，不能接错。2. 原边母线的温度不应超过60。3. 对于露在外面的电位器，请不要随意调整，若需调校，用小螺丝刀缓慢旋转至所需精度即可。4. 当电流母线填满原边穿线孔时，获得最佳的测量精度。5. 使用环境应无导电尘和无腐蚀金属和破坏绝缘的气体存在，海拔高度小于2500米。6. 测直流电流时，电流方向与产品外壳上所指示的箭头同向时，才能得到正向输出。