[發(fā)明專利]一種電流探頭及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710436006.7
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN109030907B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寧強;王悅;王鐵軍;李維森
• 申請（專利權(quán)）人: 北京普源精電科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/20;G01R35/00;G01R1/30
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 賈磊;湯在彥

本發(fā)明提供了一種電流探頭及其控制方法，涉及電流測量技術(shù)領(lǐng)域。通過控制單元電路可以控制反饋系統(tǒng)電路，進行電流探頭的自動頻響校準；通過控制單元電路控制消磁信號產(chǎn)生電路，進行電流探頭消磁控制；通過控制單元電路控制直流校準信號產(chǎn)生電路，進行電流探頭的直流偏移調(diào)節(jié)；通過控制單元電路控制濾波器電路，進行電流探頭的帶寬控制；通過控制單元電路控制輸出阻抗匹配電路，進行電流探頭的直流精度調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以解決電流探頭的在生產(chǎn)完成后的各性能指標(biāo)的檢測和校準過程存在繁瑣復(fù)雜的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電流探頭及其控制方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電流探頭的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。電流探頭的基本原理是流經(jīng)導(dǎo)線的電流會在其導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，通過傳感器對磁場進行接收，轉(zhuǎn)化成線性電壓量。該線性電壓量可以在示波器或其它測量儀器上進行顯示和測量，從而達到對導(dǎo)線中的電流進行測量的目的。目前通過電流探頭來進行導(dǎo)線電流測量的方式可以廣泛應(yīng)用于測量馬達驅(qū)動、開關(guān)電源、功率逆變器/轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)、電子鎮(zhèn)流器、放大器的穩(wěn)態(tài)或瞬時電流、交通運輸系統(tǒng)、移動通信、工業(yè)/消費電子產(chǎn)品和半導(dǎo)體設(shè)備等。

現(xiàn)有技術(shù)的電流探頭的簡單原理框圖如圖1所示。現(xiàn)有技術(shù)的電流探頭采用了變壓器原理以及霍爾效應(yīng)原理，通過該電流探頭能夠測量下至DC(直流電，Direct Current)的低頻電流信號，以及高至高頻電流信號。該電流探頭由上磁芯101和下磁芯102組成閉合磁芯103。該電流探頭還包括夾在下磁芯102截面上的霍爾傳感器105，另外還包括信號放大器106、單刀雙擲開關(guān)112、功率放大器111、反饋系統(tǒng)103、繞在下磁芯103上的線圈107、端接電阻109以及信號輸出級運算放大器108。通過系統(tǒng)電源110給霍爾傳感器105一個偏置電壓，從而給霍爾傳感器105感應(yīng)部位加上磁通量，霍爾傳感器105即可輸出與其線性相關(guān)的霍爾電壓參量。信號放大器106采集霍爾傳感器105輸出的霍爾電壓參量。并通過單刀雙擲開關(guān)112將信號放大器106輸出的信號耦合到功率放大器111中，電流探頭的磁頭消磁信號也是通過單刀雙擲開關(guān)112耦合到功率放大器111中，通過功率放大器111將信號放大后傳輸?shù)骄€圈107，線圈107作為閉合磁芯103形成的變壓器的次級繞組，而初級繞組就是被測導(dǎo)線104。線圈107的另一端接端接電阻109，同時接輸出級運算放大器108，作為輸出級。由于被測導(dǎo)體104周圍會產(chǎn)生磁場，高磁導(dǎo)率的閉合磁芯103會將磁通束縛在磁芯中。當(dāng)磁通垂直穿過被嵌在磁芯中的霍爾傳感器105時，霍爾傳感器105會輸出霍爾電壓參量，該霍爾電壓參量被以差分的形式輸入給信號放大器106，再通過單刀雙擲開關(guān)112連通到功率放大器111。單刀雙擲的開關(guān)112也可以選擇消磁信號輸入到功率放大器111。反饋系統(tǒng)113一般采用普通電阻反饋，以達到調(diào)節(jié)增益穩(wěn)定系統(tǒng)的目的。功率放大器111將霍爾電壓參量線性放大為電流量，驅(qū)動線圈107作為變壓器的次級線圈。該電流在線圈中產(chǎn)生的磁通方向與被測導(dǎo)線在線圈中產(chǎn)生的磁通方向相反，在磁芯中這兩種磁通大小相等，方向相反，相互抵消，此時被測導(dǎo)體中的電流與功率放大器111輸出的電流具有一定的線性關(guān)系，功率放大器111輸出的電流量通過輸出級運算放大器108輸出到示波器或者測量儀器中。通過測量功率放大器111輸出的電流來測量被測導(dǎo)線中流過的電流，就是電流探頭零磁通測量的原理。