DS系列电流传感器在激励电流的作用下电感量随激励电流大小而变化

今天接到客户的问询,询问为什么大家的精度可以做得这么高?随着电子电力技术的发达,越来越多的设备需要高精度的传感器用于电流的精确测量和控制,DS系列电流传感器由此诞生,它是基于磁通门技术的闭环传感器,非霍尔器件,具有高稳定度(温漂低、长期稳定性好)、超低噪声(0-100Hz时0.02uA)、高线性(<1ppm)的特点,满足客户最苛刻要求,广泛应用于功率分析、高稳定电源、MRI梯度放大器、弧焊设备、电机、逆变器、铁路机车、汽车行业、电池\电容检测等任何需要高精度测量电流的领域。
不管是霍尔电流传感器还是磁通门电流传感器,都是以磁信号的测量为基础的,磁通门原理的灵敏度要远高于霍尔原理,这是基本原因,当然不同的结构和工艺也会带来很大差异,比如磁通门电流传感器经常采用不开口的完整磁芯,而霍尔电流传感器则需要切割磁芯气隙,这也是某霍传感器灵敏度不高的原因之一。

磁通门电流传感器的精度为什么要比霍尔电流传感器更高?

原因一:磁通门原理的高灵敏性。
原因二:闭环磁平衡技术,输出严格按照匝比对应关系。
原因三: 磁通门原理使用整体磁芯,不带任何气隙,因此无漏磁,亦没有位置误差。
原因四:双磁通门探头设计,补偿并消除磁通门探头振荡谐波影响,输出更干净。
原因五: 零点失调offset更小,并且可微调。

DS Series

我来首先来讲讲什么是磁通门原理?磁通门原理其实质是易饱和磁芯在激励电流的作用下电感量随激励电流大小而变化,而电感量的变化导致磁通量的变化,磁通量就像门一样被打开或关上,因此被形象的称之为磁通门原理(Flux Gate)。当被测量的电流Ip=0时,磁芯中完整的激励电压信号,以及线圈内的激励电流,如下所示:

线圈内的激励电流

当被测量电流Ip≠0时(此图为Ip>0),激励电流Ish和外界电流Ip同时作用于磁芯,其饱和会提前,电感量会提前减小,或者说电流波形不再对称,有偶次谐波电流产生。

激励电流Ish和外界电流Ip同时作用于磁芯

其不对称的程度,取决于被测电流Ip的大小,通过对电流Ish的波形进行处理,大家可以得到与Ip电流成比例的电压或电流信号,这就完成了对电流Ip的测量,即为磁通门电流传感器的开环原理。

闭环磁通门的原理

如果将磁通门激励电流产生的二次谐波信号放大后驱动补偿线圈,使得聚磁磁芯中的磁通与原边电流产生的磁通相互抵消,保持为“零”,即所谓“零磁通”状态。如下图,则称之为闭环磁通门电流传感器,如下图所示(此处的磁通门探头的作用与霍尔元件是一样的):

闭环磁通门原理

磁通门电流传感器从结构上分各种形式,下面是几种最常见的样式:

 磁通门电流传感器

a 单磁环:通常测直流或低频,量程有限
b 双磁环:交直流均可测,AC+DC模式
c 多磁环嵌套:业界最高精度,最纯净的电流测量方式
d 屏蔽双磁环:磁探针(相当于小磁环)
由于磁通门特有的超高磁灵敏性,基于磁通门原理的电流传感器也具有了独特的特点:
高灵敏性,测量精度比普通霍尔原理高很多,又因为磁通门探头基于磁性材料,具有远比霍尔原理更稳定的温度特性。

高精度磁通门电流传感器DS系列

高精度电流传感器DS系列优势

1、铝制外壳,2、高精度AC/DC电流传感器,3、可在-40°C-85°C的温度范围工作,4、频率响应范围宽,5、抑制工频干扰能力强,6、内置校准用信号源,7、ASPC–高级自我保护电路设计,8、DSUB\BNC\香蕉头\LEMO接口可选,9、电压\电流信号输出可选。

DS系列电流传感器典型应用

1、电流传感器DS系列MRI(核磁共振成像)MRI成像质量受制于施加的磁场,磁场是由梯度放大器控制的梯度线圈电流来实现,所以成像的好坏受制于是否能精确测量和控制梯度线圈中的电流大小;DS系列高精度传感器由于非常小的线性误差,非常小的低频噪声,非常小的偏置和温漂,超高的稳定性完美的应用于MRI设备。

电流传感器DS系列功率测量

高精度的电流传感器使得幅值和相角的误差降到最低,基本还原信号的本质,如果采购普通传感器,对于测试结果的影响非常大,由于效率测试必须靠输入功率和输出功率计算得出而无法直接测量,所以误差会由输入和输出功率的测量误差累计,特别是对于测量效率高达95%以上的电力电子设备,如果没有高精度的功率分析仪配合高精度的电流传感器,测量结果无法保证,风机、光伏逆变器、新能源汽车车载逆变器、电机、计量校准实验室等领域都需要高精度的功率测试,提供供电系统和多种接口的选择,接线方便。
 
电流传感器DS系列高稳定电源系统:当客户需要搭建供电系统而且需要非常稳定的电流输出时,需要用反馈电路精确控制电源输出电流大小,越来越多的电源制造商向紧凑型方向发展,工频干扰造成的影响由于电源体积的缩小会影响大部分元器件,普通的电流传感器会把干扰吸取并影响到输出,DS系列独创技术可以大大减小工频干扰对输出影响,使得制造商节省滤波成本。

电流传感器DS系列其他应用

高能物理加速器、电池测试系统、电力机车等需要对电流精确测量控制的场合,高低温测试中需要对电流精确监控的场合。文章来源于银飞

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