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電流傳感器磁調(diào)制原理如何解決發(fā)熱問題

  無論測量精度和分辨率,還是穩(wěn)定性,AnyWay磁調(diào)制式電流傳感器比巨磁電阻效應電流傳感器,光纖電流傳感器,霍爾電流傳感器等測量元件高很多,因此常用于計量檢定等高精度高穩(wěn)定性要求的測量領(lǐng)域。

  為了獲得高精度高穩(wěn)定性的產(chǎn)品性能,AnyWay磁調(diào)制電流傳感器采用雙鐵芯線圈,并且要求兩個耦合線圈具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸,有相同匝數(shù)的激磁繞組,鐵芯磁性能高度接近,同時要求鐵芯具有高矩形比的磁化曲線。

  即要求鐵芯的初始磁導率盡可能高,同時飽和磁感要低,使鐵芯容易進入高度飽和狀態(tài),接線時將兩線圈的同名端反向聯(lián)接,使霍爾電流傳感器調(diào)制電路輸出的激勵信號產(chǎn)生的磁場在兩鐵芯中大小相等方向相反,這樣使由激勵信號產(chǎn)生的激勵磁場與由輸入的被測量直流電流產(chǎn)生的磁場在一個鐵芯中方向相同,從而等到加強,并使這個鐵芯迅速進入磁飽和狀況。

  而在另外一個鐵芯中產(chǎn)生的磁場方向相反,就會互相削弱,從而延遲鐵芯進入飽和狀況,這樣使得兩個激磁繞組中感應的電壓的偶次諧波同相,相加后會得到加強,而在這兩個激磁繞組中感應的電壓的奇次諧波反相,相加后會互相削弱或抵消,因此這兩個激磁繞組對偶次諧波有選頻和放大作用,而對奇次諧波有抑制作用,達到選頻效果,激磁線霍爾電流傳感器圈中偶次諧波的大小與被測直流電流的大小成正比,把偶次諧波信號進行調(diào)理和功率放大后,就可以得到我們所需的電流檢測信號,同時,激勵線圈輸出的偶次諧波的偏移方向可以反映輸入電流的方向。

  很多高頻整流電源用戶抱怨說電流傳感器壽命短,用一段時間后就沒有輸出了,傳感器的殼體溫度很高,有時傳感器的密封膠都會融化流出來,這種現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的呢。

  原因是這樣的:開環(huán)霍爾傳感器結(jié)構(gòu)簡單,包括一個磁芯(一個或多個氣隙),和一塊電路板,電路板上有感應器件及處理電路,通過灌封后,端子輸出有效信號,霍爾電流傳感器電路板上沒有發(fā)熱器件,不會導致高溫,只有磁芯才是發(fā)熱體。

  渦流的存在是磁芯發(fā)熱的最根本原因,如何減少渦流,減少發(fā)熱呢,方法1:增加磁芯的層數(shù),磁芯通常采用帶材卷繞而成,帶材越薄越好,方法2:磁芯采用高電阻率的導磁材料,方法3:使用零磁通霍爾傳感器(閉環(huán)霍爾電流傳感器),使磁芯處于零磁通狀態(tài),三種方法均可,第1種方法不能從根本上解決發(fā)熱現(xiàn)象,只能減慢溫升的速度,實際效果不理想。

  根據(jù)“10度法則”,半導體器件每升高10度,器件使用壽命降低1倍,渦流的存在導致磁芯的發(fā)熱,最終體現(xiàn)在器件的使用壽命急劇縮短,傳感器提前報廢。

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