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電流探頭如何檢測直流電流大小

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   電流探頭分很多種,當然那種只能測交流(嚴格點:中高頻電流)的探頭,應該都是交流互感器的原理,這樣的探頭結構簡單,當然性能也一般,但較為實惠。
  如果要測量電流中的直流(嚴格點:超低頻)成分,則必須對靜磁場做出反應,互感器顯然是不行的,必須使用霍爾元件(其實還有一種磁通門技術)。那么霍爾元件是怎么發揮作用的呢?其實霍爾元件檢測直流有兩種方案:

電流探頭

  1、原邊電流激勵出磁場被霍爾元件檢測到,然后根據磁感應強度和電流強度成正比,推算出原邊電流,但是這種方案受霍爾元件線性度限制,精度較差。二是只把霍爾元件當作檢測磁場有無的工具,這樣就擺脫了霍爾元件輸出精度對測量精度的影響(嚴格點:offset偏移誤差消除不了,只能定期做0點校準)。
 
  注意運放驅動的是圖騰柱擴流電路,擴流電路又去驅動副邊線圈。根據運放特性很容易知道,只要霍爾元件輸出不為零(磁環中有磁場),運放就會驅動擴流器,擴流器給副邊線圈電流,然后原邊電流和副邊電流激勵出的磁場大小相等,方向相反,于是霍爾元件輸出為零。當然線圈方向不要搞錯了,否則變成此閉環變成正反饋,那就失控了。圖上面把副邊電流接了個電阻,是為了把電流信號轉成電壓信號。這兩種方案適用于中低頻電流檢測,精度上方案二較好,頻響上無明顯差異,低當然是DC直流,高(-3dB點)也就是200kHz,常見的是100kHz。
 
  2、商品化的電流探頭一般可以做到DC-50MHz,霍爾元件電流傳感器不可能有這么高的頻響,我認為這種探頭是霍爾和互感器的結合,即低頻段由霍爾檢測,高頻段互感器檢測(類似音響的高中低音喇叭)。這種探頭都是有源的,一方面是霍爾需要電源,另一方面是可能有濾波器和模擬運算電路負責把高低頻檢測電路有機地結合起來。

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