抗外磁開環電流傳感器制造技術

本實用新型專利技術提供一種抗外磁開環電流傳感器，抗外磁開環電流傳感器包括：磁芯，所述磁芯為環形，具有至少兩個間隙，將所述磁芯分割為至少兩個子磁芯；成對設置的霍爾傳感芯片，各霍爾傳感芯片分別設置于所述間隙內，每一對的兩個霍爾傳感芯片的設置方向一致，且分別位于磁芯對稱軸的兩側。所述電流傳感器不受外部磁場干擾，可提高電流檢測的準確性。

Anti external magnetic open loop current sensor

【技術實現步驟摘要】
抗外磁開環電流傳感器
本技術涉及傳感器
，尤其涉及一種抗外磁開環電流傳感器。
技術介紹
開環霍爾電流傳感器是指基于霍爾直放式工作原理，即當原邊電流流過一根長導線時，在導線周圍將產生一磁場，這一磁場的大小與流過導線的電流成正比，產生的磁場聚集在磁環內，通過磁環間隙中霍爾器件進行測量并放大輸出，其輸出電壓Vs精確的反映原邊電流。因此開環霍爾電流傳感器可以用于檢測原邊電流，廣泛應用于變頻調速裝置、逆變裝置、UPS電源、逆變焊機、電解電鍍、數控機床、微機監測系統、電網監控系統和需要隔離檢測電流電壓的各個領域中。現有技術中，采用霍爾電流傳感器進行電流檢測的過程中，外磁場容易對檢測結果造成干擾，導致檢測結果產生較大誤差。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是，提供一種抗外磁開環霍爾電流傳感器，以提高檢測結果的準確性。為了解決上述問題，本技術提供了一種抗外磁開環電流傳感器，包括：磁芯，所述磁芯為環形，具有至少兩個間隙，將所述磁芯分割為至少兩個子磁芯；成對設置的霍爾傳感芯片，各霍爾傳感芯片分別設置于所述間隙內，每一對的兩個霍爾傳感芯片的設置方向一致，且分別位于磁芯對稱軸的兩側。可選的，包括兩對霍爾傳感芯片，且所述兩對霍爾傳感芯片的設置方向相互垂直。可選的，所述霍爾傳感芯片的尺寸小于所述磁芯橫截面的尺寸，使得所述霍爾傳感芯片的完全位于所述間隙內。可選的，各個霍爾傳感芯片參數完全相同。可選的，每個霍爾傳感芯片內包含至少兩個霍爾敏感元件。可選的，還包括一差分放大電路，與各個霍爾傳感芯片連接，用于對各霍爾傳感芯片輸出的檢測信號進行差分運算，以消除外部磁場的干擾信號。可選的，所述霍爾傳感芯片為敏感度可調的芯片，各霍爾傳感芯片的敏感度被調整為在平行于霍爾傳感芯片的方向上和/或垂直于霍爾傳感芯片的方向上施加均勻外部磁場時，所述差分放大器的輸出為0。可選的，所述差分放大電路，包括多個差分運算單元，每個差分運算單元連接至同一對霍爾傳感芯片，用于對同一對內的霍爾傳感芯片的檢測信號進行差分運算；所述差分放大電路還包括一計算單元，連接至各差分運算單元，用于對差分運算單元輸出的信號進行算數平均計算。可選的，包括一絕緣外殼，所述磁芯設置于所述外殼內。本技術的抗外磁開環霍爾電流傳感器包括成對設置的霍爾傳感芯片，且方向一致，分別位于磁芯對稱軸的兩側，由于磁芯對稱軸的兩側的原邊磁場方向相反，而外磁場的方向相同，可以對成對的兩個霍爾傳感芯片的檢測信號進行差分運算，消除外磁干擾，提高電流檢測的準確性。附圖說明圖1為本技術一具體實施方式的抗外磁開環霍爾電流傳感器的結構示意圖；圖2為本技術一具體實施方式的抗外磁開環霍爾電流傳感器的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術提供的抗外磁開環霍爾電流傳感器的具體實施方式做詳細說明。請參考圖1，為本技術一具體實施方式的抗外磁開環霍爾電流傳感器的結構示意圖。所述抗外磁開環電流傳感器包括磁芯100，所述磁芯100為環形，具有至少兩個間隙101，將所述磁芯100分割為至少兩個子磁芯；成對設置的霍爾傳感芯片，各霍爾傳感芯片分別設置于所述間隙101內，每一對的兩個霍爾傳感芯片的設置方向一致，且分別位于磁芯100對稱軸的兩側。該具體實施方式中，所述開環電流傳感器包括兩個霍爾傳感芯片，分別設置于兩個間隙101內。所述電流傳感器包括一絕緣外殼，所述磁芯100以及霍爾傳感芯片均設置于所述外殼內。與磁芯100形狀對應，所述外殼也為環形。所述抗外磁開環電流傳感器適用于檢測大電流。所述磁芯100可以采用鐵氧體材料，例如錳-鋅鐵氧體和鎳-鋅鐵氧體等，還可以采用硅鋼合金或者坡莫合金等，根據傳感器的具體參數要求，選擇合適的材料。所述電流傳感器在進行電流檢測時，原邊電流I即待檢測電流從環形磁芯100包圍區域的中心穿過，形成磁場B1。由于所述磁芯100的聚磁特性，會將電流I產生的磁場均聚集在磁路中，即聚集在磁芯周圍，這樣有利于提高電流檢測的準確性。所述間隙101尺寸較小，可以容納霍爾傳感芯片即可。霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022放置于所述間隙101內，用于檢測所述間隙101截面上的磁通量，并輸出與所述磁通量成正比的感應霍爾電壓/電流，所述感應霍爾電壓/電流大小與所述原邊電流I成一定比例。在有外磁場存在的情況下，例如圖1中所示的外磁場B0，外磁場B0會對霍爾傳感芯片102的檢測結果造成影響。在該具體實施方式中，所述磁芯100為圓環形，兩個間隙101設置于圓環直徑的兩端位置處，關于所述磁芯100的對稱軸對稱。因此，原邊電流I在霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022處產生的原邊磁場方向相反。在其他具體實施方式中，所述磁芯100還可以為矩形或其他環形結構，而相應的，霍爾傳感芯片設置于原邊磁場方向相反的兩個位置處，且放置方向一致，器件面均朝向同一方向。所述霍爾傳感芯片1021和1022的尺寸小于所述磁芯100橫截面的尺寸，使得所述霍爾傳感芯片1021和1022完全位于所述間隙101內，提高檢測到的磁通量中，有效磁通量的比例，提高信噪比。所述霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022輸出的檢測信號包括原邊磁場B1產生的霍爾感應信號，也包括外磁場B0產生的霍爾感應信號。由于電流傳感器的尺寸有限，通常在其檢測位置處，外磁場B0方向和密度分布較為均勻，對霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022產生的影響一致。霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022的參數一致，因此，檢測原邊磁場輸出的檢測信號也相同。對于霍爾感應芯片1021，感應到的原邊電流I產生的磁場與外磁場B0方向一致，輸出的檢測信號為兩部分磁場的檢測信號之和，H1＝g1+g0；而對于霍爾感應芯片1022，感應到的原邊電流I產生的磁場方向與霍爾感應芯片1021感應到的方向相反，與外磁場B0方向相反，因此輸出的檢測信號為兩部分磁場的檢測信號之和，H2＝-g1+g0。所述電流傳感器還包括一差分放大電路103，用于對所述霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022進行差分運算，以消除外磁場的干擾信號。例如通過差分運算，將霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022輸入的檢測信號相減，H1-H2＝2g1，從而可以消除外部磁場的干擾信號，并獲得較大的增益信號。所述差分放大電路103還可以進一步對差分運算后的信號進行算數平均，獲得所述霍爾傳感芯片1021和霍爾傳感芯片1022輸出的有效信號平均值。在其他具體實施方式中，所述電流傳感器可以還可以包括多對霍爾傳感芯片，以提高對各個方向上的抗外磁效果。參數相同的霍爾傳感芯片、間隙的尺寸相同以及同一對內的霍爾傳感芯片完全對稱安裝在現實中都是非常難達到的，任何一個條件沒有達到就會造成減弱傳感器的抗干擾能力。在其他具體實施方式中，所述霍爾傳感芯片可以為靈敏度可調的霍爾傳感芯片。可以通過抗干擾校準本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種抗外磁開環電流傳感器，其特征在于，包括：/n磁芯，所述磁芯為環形，具有至少兩個間隙，將所述磁芯分割為至少兩個子磁芯；/n成對設置的霍爾傳感芯片，各霍爾傳感芯片分別設置于所述間隙內，每一對的兩個霍爾傳感芯片的設置方向一致，且分別位于磁芯對稱軸的兩側。/n

【技術特征摘要】
1.一種抗外磁開環電流傳感器，其特征在于，包括：
磁芯，所述磁芯為環形，具有至少兩個間隙，將所述磁芯分割為至少兩個子磁芯；
成對設置的霍爾傳感芯片，各霍爾傳感芯片分別設置于所述間隙內，每一對的兩個霍爾傳感芯片的設置方向一致，且分別位于磁芯對稱軸的兩側。


2.根據權利要求1所述的抗外磁開環電流傳感器，其特征在于，包括兩對霍爾傳感芯片，且所述兩對霍爾傳感芯片的設置方向相互垂直。


3.根據權利要求1所述的抗外磁開環電流傳感器，其特征在于，所述霍爾傳感芯片的尺寸小于所述磁芯橫截面的尺寸，使得所述霍爾傳感芯片的完全位于所述間隙內。


4.根據權利要求1所述的抗外磁開環電流傳感器，其特征在于，各個霍爾傳感芯片參數完全相同。


5.根據權利要求1所述的抗外磁開環電流傳感器，其特征在于，每個霍爾傳感芯片內包含至少兩個霍爾敏感元件。


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【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘小軍，
申請(專利權)人：上海興工微電子有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31