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電流傳感器磁調(diào)制原理如何解決發(fā)熱問題

來源:北京華智興遠(yuǎn)科技有限公司   2025年03月11日 07:29  

  無論測(cè)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(yīng)電流傳感器,光纖電流傳感器,霍爾電流傳感器等測(cè)量元件高很多,因此常用于計(jì)量檢定等高精度高穩(wěn)定性要求的測(cè)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(gè)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(shí)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(dǎo)率盡可能高,同時(shí)飽和磁感要低,使鐵芯容易進(jìn)入高度飽和狀態(tài),接線時(shí)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(lì)信號(hào)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在兩鐵芯中大小相等方向相反,這樣使由激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)與由輸入的被測(cè)量直流電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在一個(gè)鐵芯中方向相同,從而等到加強(qiáng),并使這個(gè)鐵芯迅速進(jìn)入磁飽和狀況。

  而在另外一個(gè)鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反,就會(huì)互相削弱,從而延遲鐵芯進(jìn)入飽和狀況,這樣使得兩個(gè)激磁繞組中感應(yīng)的電壓的偶次諧波同相,相加后會(huì)得到加強(qiáng),而在這兩個(gè)激磁繞組中感應(yīng)的電壓的奇次諧波反相,相加后會(huì)互相削弱或抵消,因此這兩個(gè)激磁繞組對(duì)偶次諧波有選頻和放大作用,而對(duì)奇次諧波有抑制作用,達(dá)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(cè)直流電流的大小成正比,把偶次諧波信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和功率放大后,就可以得到我們所需的電流檢測(cè)信號(hào),同時(shí),激勵(lì)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(shí)間后就沒有輸出了,傳感器的殼體溫度很高,有時(shí)傳感器的密封膠都會(huì)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(jiǎn)單,包括一個(gè)磁芯(一個(gè)或多個(gè)氣隙),和一塊電路板,電路板上有感應(yīng)器件及處理電路,通過灌封后,端子輸出有效信號(hào),霍爾電流傳感器電路板上沒有發(fā)熱器件,不會(huì)導(dǎo)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(dǎo)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(shí)際效果不理想。

  根據(jù)“10度法則”,半導(dǎo)體器件每升高10度,器件使用壽命降低1倍,渦流的存在導(dǎo)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(bào)廢。

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