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电流传感器磁调制原理如何解决发热问题

  无论测量精度和分辨率,还是稳定性,AnyWay磁调制式电流传感器比巨磁电阻效应电流传感器,光纤电流传感器,霍尔电流传感器等测量元件高很多,因此常用于计量检定等高精度高稳定性要求的测量领域。

  为了获得高精度高稳定性的产品性能,AnyWay磁调制电流传感器采用双铁芯线圈,并且要求两个耦合线圈具有相同的结构尺寸,有相同匝数的激磁绕组,铁芯磁性能高度接近,同时要求铁芯具有高矩形比的磁化曲线。

  即要求铁芯的初始磁导率尽可能高,同时饱和磁感要低,使铁芯容易进入高度饱和状态,接线时将两线圈的同名端反向联接,使霍尔电流传感器调制电路输出的激励信号产生的磁场在两铁芯中大小相等方向相反,这样使由激励信号产生的激励磁场与由输入的被测量直流电流产生的磁场在一个铁芯中方向相同,从而等到加强,并使这个铁芯迅速进入磁饱和状况。

  而在另外一个铁芯中产生的磁场方向相反,就会互相削弱,从而延迟铁芯进入饱和状况,这样使得两个激磁绕组中感应的电压的偶次谐波同相,相加后会得到加强,而在这两个激磁绕组中感应的电压的奇次谐波反相,相加后会互相削弱或抵消,因此这两个激磁绕组对偶次谐波有选频和放大作用,而对奇次谐波有抑制作用,达到选频效果,激磁线霍尔电流传感器圈中偶次谐波的大小与被测直流电流的大小成正比,把偶次谐波信号进行调理和功率放大后,就可以得到我们所需的电流检测信号,同时,激励线圈输出的偶次谐波的偏移方向可以反映输入电流的方向。

  很多高频整流电源用户抱怨说电流传感器寿命短,用一段时间后就没有输出了,传感器的壳体温度很高,有时传感器的密封胶都会融化流出来,这种现象是怎样发生的呢。

  原因是这样的:开环霍尔传感器结构简单,包括一个磁芯(一个或多个气隙),和一块电路板,电路板上有感应器件及处理电路,通过灌封后,端子输出有效信号,霍尔电流传感器电路板上没有发热器件,不会导致高温,只有磁芯才是发热体。

  涡流的存在是磁芯发热的最根本原因,如何减少涡流,减少发热呢,方法1:增加磁芯的层数,磁芯通常采用带材卷绕而成,带材越薄越好,方法2:磁芯采用高电阻率的导磁材料,方法3:使用零磁通霍尔传感器(闭环霍尔电流传感器),使磁芯处于零磁通状态,三种方法均可,第1种方法不能从根本上解决发热现象,只能减慢温升的速度,实际效果不理想。

  根据“10度法则”,半导体器件每升高10度,器件使用寿命降低1倍,涡流的存在导致磁芯的发热,最终体现在器件的使用寿命急剧缩短,传感器提前报废。

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