[發明專利]一種鐵環線圈開關型控制脈沖電流傳感器

無效

• 申請號: 201310281625.5
• 申請日: 2013-07-07
• 公開（公告）號: CN103376350A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 金隱華;吳非逸
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R19/15
• 分類號: G01R19/15;G01R15/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種電流傳感器（交流互感器），尤其涉及一種開關型控制高頻脈沖強電流傳感器。

背景技術

線切割無阻脈沖電源、電動車調速、大功率開關電源、大功率車輛充電器、高頻電焊機等高頻強電設備中，都需要連續傳感高頻開關脈沖的電流強度。特別是線切割無阻脈沖電源要實現高質量的切割效果，必須對每一個高頻放電脈沖的電流強度進行采樣，供單片機（MCU微控制器）作出脈寬或脈沖間隔調整。然而常規的交流互感器僅適用于50Hz工頻電流檢測。事實上電流互感器（包括著名的Rogowski線圈）反應的是電流的變化率（dI/dt），不是電流峰值或有效值。若用它來傳感開關型控制脈沖電流時，得到的主要成份是幅度很大的陡直尖脈沖，幅度大小同開關矩形脈沖的上升陡直度高度相關，而并非僅取決于脈沖電流強度。因此要傳感開關型控制脈沖電流時，目前的實用方法一是經典的串電流采樣電阻，該方法隨著電流增大，功耗極大，要加散熱器，安裝復雜，當要求光耦隔離時問題尤為嚴重，一般僅用于10A以下的應用；實用方法二是檢測開關管（IGBT）的飽和壓降，由于開關管的導通狀態并非理想的電阻，其線性極差，僅在大電流極限狀態才引起飽和壓降明顯變大，因此該方法主要用于限流保護；實用方法三是用霍爾電流傳感器，目前性能最好的是閉環磁平衡霍爾電流傳感器，它能準確檢測高頻脈沖的波形，從幾安到上百安培，被測電流線只需穿過霍爾電流傳感器的磁環即可。但它也有缺點：成本高、體積大、要另加電源、運放驅動。

本發明從抑制交流互感器的傳感開關型控制脈沖電流的陡直干擾（具體說是在功率管導通或截止時出現的大幅陡直干擾電壓）為核心，尋找低成本、簡單的技術方案。并注意到傳感這種開關型控制脈沖電流只要獲得能正比于其有效值的輸出波形即可，并不需要象閉環磁平衡霍爾電流傳感器那樣輸出同高頻脈沖一樣的波形?？v觀為互感高頻電流，技術發展方向是：硅鋼片疊合->鐵氧體磁芯->空心線圈，為的是減少高頻渦流損耗。而本發明正好相反，以抑制高頻干擾為核心，要求對高頻要有最大的渦流損耗，因此選用實芯鐵環，顯著地減小了鐵環線圈輸出幅度同開關矩形脈沖上升陡直度的相關性。

發明內容

本發明的目的是針對現有磁環線圈電流傳感器對傳感高頻開關型控制脈沖電流的不足，提供一種鐵環線圈開關型控制脈沖電流傳感器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種鐵環線圈開關型控制脈沖電流傳感器，它包括鐵環和線圈，所述鐵環是磁矯頑力小的實芯鐵環，所述線圈繞在鐵環上。

進一步地，所述鐵環由U型實芯鐵塊和實芯鐵閉合塊組成，線圈繞在U型實芯鐵塊的底部。

進一步地，所述鐵環由U型實芯鐵塊和實芯鐵閉合塊組成，線圈繞在實芯鐵閉合塊上。

本發明的有益效果是：鐵環線圈開關型控制脈沖電流傳感器結構簡單、成本低、安裝方便、被測電流線不產生壓降、與被測電流線完全隔離、輸出電壓幅度大、無需供電驅動，在開關型控制高頻大電流領域有廣闊的應用推廣前景。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的結構示意圖；

圖2為本發明實施例2的結構示意圖；

圖3為本發明實施例3的結構示意圖；

圖4為本發明鐵環線圈與已有磁環線圈電流傳感器的效果對比圖；其中，A是脈寬為20μS、幅值為10A的矩形脈沖電流波形，B是本發明鐵環線圈電流傳感器的輸出波形，C是高頻磁環線圈電流傳感器的輸出波形，D是普通磁環線圈電流傳感器的輸出波形；

圖中，鐵環1、線圈2、U型實芯鐵塊3、實芯鐵閉合塊4。

具體實施方式