[發明專利]一種采用多層鏡像布線印刷電路板構造的空芯線圈

無效

• 申請號: 200810046711.7
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101329937A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 竇峭奇
• 申請（專利權）人: 武漢格藍若光電互感器有限公司
• 主分類號: H01F5/00
• 分類號: H01F5/00;H05K3/46
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明涉及一種測量磁場或電流的傳感器，具體說，是一種利用多層鏡像布線印刷電路板(Print?Circuit?Board，簡稱PCB)制造的空芯線圈傳感器。

背景技術

空芯線圈最初是用來測量磁場的。由于線圈的輸出電壓和功率不足以驅動后續的測量設備，早期的空芯線圈不能用于電流測量。隨著以微處理器為基礎的繼電保護和測量技術的發展，空芯線圈已經非常適合在這些場合測量電流用了。并有可能逐漸取代現有的傳統電流互感器。

空芯線圈中，二次繞組繞在一個非磁性骨架上，不存在鐵磁材料，使傳感器在幾安到幾百千安的范圍內仍然具有優良的線性，與傳統CT不同，由于它不是直接測量電流，即使被測電流含有很大的直流分量，仍然不會飽和。因此近年來空芯電流互感器開始應用于繼電保護和測量中。

空芯線圈的測量原理如圖1所示，整個線圈均勻地繞在一個環形的非磁性骨架上。由全電流定律和電磁感應定律可得到空芯線圈感應電壓e(t)為：

e(t)=-dΨ(t)dt=-Mdi(t)dt]]>

=-μ0Nh2πlnRaRi·di(t)dt]]>

式中ψ(t)為磁鏈，M為空芯線圈互感，i(t)為一次側電流，μ₀為真空磁導率，N為線圈匝數，h為線圈骨架高度，Ra為骨架外徑，R_i為骨架內徑。

測量回路的等效電路如圖2所示。其中R₀是線圈的內阻，Rc是外接積分器的輸入阻抗，L是線圈的自感，其大小為：

L=μ0N2h2πlnRaRi=N·M]]>

Rc一般都在數萬歐姆，R₀只有數十歐姆，所以i(t)很小，u_out與e(t)非常接近。通過積分器可以將e(t)的波形還原成M*i(t)的波形，M為常數，進行運算就可以得到i(t)的準確值。

對于穩態下的正弦電流，空芯線圈的輸出電壓可以表示為：

E＝M×jω×Ip，式中Ip為被測一次電流。