[發明專利]一種基于巨磁電阻效應的電流測量裝置

在審

• 申請號: 202210247835.1
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114646790A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 胡春艷;譚湘敏;韓博;孫嘉嫻;陳志
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/20
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明公開了一種基于巨磁電阻效應的電流測量裝置，該裝置包括高頻磁芯，主電流第一線圈、第一巨磁電阻、第二巨磁電阻、第三巨磁電阻、第四巨磁電阻、差壓測量放大電路、電流驅動和電壓測量電路，檢流電阻、主電流第二線圈、測量電流勵磁線圈。該裝置采用隔離閉環方式測量電流，高頻磁芯中的磁場強度約為0，工作在線性區，避免了因為磁飽和、磁滯等非線性因素帶來的誤差。另外，采用帶溫補的參考電壓產生電路產生電橋所需的參考電壓，進一步提高了測量精度。該裝置采用隔離方式測量電流，安全性高且對原電路影響小。該裝置中巨磁電阻配置成電橋形式，并采用深埋于磁芯中和從磁場不敏感方向引線的工藝，最大限度避免了雜散磁場的干擾。

技術領域

本發明屬于電子行業電氣測量技術領域，涉及一種電流測量裝置，尤其涉及一種基于巨磁電阻(Giant Magneto Resistance,GMR)效應的電流測量裝置，可應用于航空電子設備中的電流測量。

背景技術

電流測量是電氣電子領域古老而又重要的課題，精確快速的電流測量對于電路參數檢測具有重要意義，尤其是對于近幾年來出現的基于電流指紋的故障診斷方法。目前而言其測量方法主要有幾種：①直接法，即在電流測量電路中串入檢流電阻或晶體管，直接測量電路的電流，可用于測量交直流電流；②間接法，主要包括電流互感器、羅氏線圈、霍爾效應等方式，其中電流互感器、羅氏線圈多用于測量交流電流，霍爾效應可用于交直流電流測量。而GMR效應是近年來開始應用于電流測量領域的新技術，這種方法的優點是非常突出的：精度高、隔離方式測量(不影響測量電路)、EMI性能好、魯棒性好、帶寬大、體積小、成本相對較低，因此該方法近年來已經迅速成熟。

然而，已有產品多基于開環測量方式，即電流不同時產生的磁場強度不同，從而導致電阻值的變化，進一步產生差分電壓，差分電壓經過放大和校正之后直接表示電流的大小，由于磁路的非線性特性和測量電路的溫漂特性，這種方法的精度受到了限制。因此，本發明中設計了一種基于巨磁電阻效應的電流測量裝置，該裝置工作于閉環方式，具有精度高、安全性高和抗干擾能力強的特點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決現有電流測量方法中存在的精度低、動態范圍小、魯棒性差的缺陷，本發明提供了一種基于巨磁電阻效應的電流測量裝置，該電路原理簡單、工作于閉環方式，具有精度高、安全性高和抗干擾能力強的特點，可為快速高精度電流測量的應用(電流指紋測量)提供助力。

(二)技術方案

本發明提供了一種基于巨磁電阻效應的電流測量裝置，所述裝置包括高頻磁芯、主電流第一線圈、第一巨磁電阻、第二巨磁電阻、第三巨磁電阻、第四巨磁電阻、差壓測量放大電路、電流驅動和電壓測量電路、檢流電阻、主電流第二線圈、測量電流勵磁線圈，其特征在于，

所述高頻磁芯用于傳導磁場，整體大致呈矩形，包括第一長邊、第二長邊、位于左側的第一短邊、位于右側的第二短邊；

所述主電流第一線圈靠左布置在所述高頻磁芯的第一長邊上，并且所述主電流第一線圈的線圈纏繞方向及通入的主電路電流I_s的方向應使得所述主電流第一線圈產生方向向右的磁場；

所述主電流第二線圈靠左布置在所述高頻磁芯的第二長邊上，且所述主電流第二線圈與主電流第一線圈串聯布置，所述主電流第二線圈的線圈纏繞方向及通入的主電路電流I_s的方向應使得所述主電流第二線圈產生方向向左的磁場；

所述測量電流勵磁線圈布置在所述高頻磁芯位于右側的第二短邊上，用于產生與所述主電流第一線圈、主電流第二線圈方向相反的磁場；