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如何采用电流传感器应用于智能电网

2020-10-22 08:12:58

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  AllegroMicroSystems电流传感器IC可以分为三大类:需要外部磁芯的传感器,具有封装内置磁芯的传感器,以及具有集成载流环(但无磁芯)的传感器,最后一类就是具有共模场抑制(CMR)功能的传感器,本文将探讨CMR的机制,并重点介绍如何充分利用此机制来优化电路板设计和布局。

  背景。

  在使用集成载流环的IC中,载流环可以产生IC能测量的磁场,该磁场通过效应转换成电压,此电压正比于电流大小和方向,是特定电流传感器IC引线框产生磁场的示例,箭头指示通过引线框的电流,彩**表示100A直流电通过传感器时产生的磁场,为了表达清晰,图中移除了电流源。

  使用配备集成载流环的IC具有很多优势:无需磁芯,基本没有磁滞,功率低,并且具有较高的温度精确度,但是,由于不存在磁芯,传感器容易受到磁体或传感器IC周围导线电流产生的杂散磁场的影响,为了抑制杂散磁场的出现,电流传感器Allegro的很多电流传感器都具有双共模抑制方案,板的布置方式要确保当电流通过IC集成导体或载流环时,每个板感应的场极性相反,两个板的位置用H1和H2表示,可以从图中看出,这两个区域具有方向相反的磁场。

  采用CMR技术的基本原理是:如果两个板的信号相减,然后可以将集成环引发的信号求和,这样就可以抑制来自进入IC的任何杂散磁场共模(单极)信号,简单举例,假定每个板的磁场±B大小相等,方向相反。

  智能电网中广泛应用高隔离度的电压,电流,功率等传感器,因为只有感知这些基本信息,电网才有可能进行智能控制,但目前这些传感器均是采用敏感头+处理电路+外壳+接插件的传统方式,未能集成化,体积大,生产调试校准工作量大,成本高。

  磁传感器中的电流传感器,在无刷电机中应用极为广泛,在小至计算机中CPU的散热风机,大至电动自行车中的中等功率无刷电机中都有,另外,电动车上调速转把的扭矩传感器用电流传感器的也是传感器。

  在使用无刷电机的领域,电机中的换相采用传感器是当前的主流,例如在汽车,航天,工业,农机,控制,军工等等领域,只要用到无刷电机,都需要传感器,在电动自行车领域规模较大,另外,在翻盖手机上也用微功耗IC。

  磁传感器要想得到发展,首先就要提高灵敏度,恶劣条件下的稳定性,降低工作电压,微功耗,其次是敏感元件及其处理电路集成化,小型化,第三必须做到功能多样化,同一种敏感机理的敏感器,引用和融合了电子技术其他分支的相关成熟技术,可形成新功能或复合功能的新型品种,最后要便于组网,传感器捕获的信息便于与其上层,下层机接口和有线或无线传输,以利执行,保存,处理。

  磁传感器有效应集成电路,韦根传感器,金属膜磁敏电阻,锑化铟磁敏电阻等多种,其中效应集成电路有开关型,锁定型,线性型等,广泛应用于民用,工业,控制,军用,航天等领域,此类传感器在国内我们公司是发源者。

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