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如何使用各种电流传感技术测量电流

  的带宽可以从几纳安到几百安培。在电气领域,该范围通常可以扩展到几千安培,尤其是在电网中。有多种方法可以感测和或导体内部的电流。在本文中,单位变压器我们将讨论如何使用各种电流传感技术测量电流及其优点,缺点和应用。

  霍尔效应是美国物理学家埃德温·赫伯特·霍尔(Edwin Herbert Hall)发现的,可用于感测电流。它通常用于检测磁场,可用于许多应用,例如车速表,门警报器,DIYBLDC。

  霍尔效应传感器根据磁场产生输出电压。输出电压的比例与磁场成正比。在电流感测过程中,通过测量磁场来测量电流。输出电压非常低,需要使用噪声非常低的高增益放大器将其放大到有用的值。除了放大器电路以外,霍尔效应传感器还需要其他电路,因为它是线性传感器。

  霍尔效应传感器用于钳位仪表以及许多工业和汽车电流感应应用。许多类型的线性霍尔效应传感器可以感应从几毫安到几千安培的电流。因此,智能电网监控应用程序还使用其他类型的霍尔效应传感器来监视导体电流。

  可饱和电感器是磁通门感应技术的主要组件。因此,Fluxgate传感器被称为饱和。磁通门传感器使用的电感器磁芯在饱和区域工作。该电感的饱和度高度敏感,任何内部或外部磁通密度都会改变电感的饱和度。磁芯的磁导率与饱和度成正比,因此电感也会改变。电感值的这种变化由磁通门传感器分析,以感应电流。如果电流高,则电感变小;如果电流低,则电感变大。

  霍尔效应传感器的工作原理与磁通门传感器类似,但存在他们之间的一个区别。区别在于核心材料。 磁通门传感器使用可饱和电感器,但霍尔效应传感器使用空芯。

  在上图中,显示了磁通门传感器的基本结构。有两个线圈的初级和次级缠绕在可饱和电感器芯周围。电流的变化会改变磁芯的导磁率,从而导致另一个线圈上的电感发生变化。

  太阳能逆变器中使用了磁通门传感器来感应电流。除此之外,使用磁通门传感器可轻松完成闭环交流和直流电流测量。磁通门电流感测方法也可以用于漏电流测量,过电流检测等。

  Rogowski线圈以德国物理学家Walter Rogowski的名字命名。 Rogowski线圈使用螺旋形空心线圈制成,并缠绕在目标导体上以进行电流测量。

  In上图显示了带有附加电路的Rogowski线圈。附加电路是积分器电路。 Rogowski线圈根据导体中电流的变化速率提供输出电压。需要一个附加的积分器电路来制作与电流成比例的输出电压。

  Rogowski线圈具有广泛的应用范围。例如,测量大型功率模块中的电流,尤其是跨MOSFET或高功率晶体管IGBT的电流。 Rogowski线圈提供了灵活的测量选项。由于Rogowski线圈在瞬变或高频正弦波上的响应非常快,因此,它是测量电源线中高频电流瞬变的理想选择。在配电或智能电网中,Rogowski线圈为电流测量提供了出色的灵活性。

  电流互感器或CT用于通过次级电压感测电流,该电压与次级线圈中的电流成比例。它是工业变压器,可在次级线圈中将较大的电压或电流值转换为较小的值。在次级输出中进行测量。

  在上图中,显示了结构。它是理想的CT变压器,其初级和次级比率为1:N。 N取决于变压器的规格。在此处了解有关变压器的更多信息。

  基于CT变压器的电流传感技术的主要用途由于电流测量能力非常高,因此处于电网中。很少有钳型表也使用电流互感器来测量交流电。

  假设1A电流流过1欧姆电阻。根据欧姆定律,电压等于电流x电阻。因此,当1A电流流过1A电流时,电阻两端将产生1V电压。电阻器的功率是要考虑的关键因素。但是,市场上也有非常小的阻值电阻,其阻值在毫欧范围内。在这种情况下,电阻两端的电压差也很小。需要一个高增益放大器来增加电压的幅度,最后,使用反向计算基础来测量电流。

  这种电流检测技术的另一种方法是将PCB走线用作分流电阻。由于PCB的铜走线电阻很小,因此可以使用走线来测量电流。但是,在这种替代方法中,要获得准确的结果,几个依赖性也是一个很大的问题。改变游戏规则的主要因素是温度漂移。取决于温度,走线电阻会发生变化,从而导致错误结果。需要补偿应用程序中的这一错误。

  并联电阻的应用包括数字安培计。除了霍尔效应传感器以外,这是一种准确且便宜的方法。分流电阻器还可以提供低电阻路径,并允许电流从一个点传递到电路中的另一点。

  选择合适的电流检测方法并不是一件容易的事。选择正确的方法需要考虑的因素很少,例如:

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  DRV5011器件是一款数字锁存器霍尔效应传感器,专为电机和其他旋转系统而设计。 该器件具有工作电压范围为2.5V至5.5V的高效低电压架构,采用标准SOT-23封装和外形减小90%的0.4mm超薄X2SON封装。输出端采用推挽驱动器,无需使用上拉电阻器当前南磁极靠近封装顶部并且超出B OP 阈值时,该器件会驱动低电压。输出会保持低电平,直到应用北极并且超出B RP 阈值,这将使输出驱动高电压。必须交换北极和南极才能切换输出,且集成的磁滞会分开B OP 和B RP 以提供可靠切换。 器件在-40C至+ 135C的宽环境温度范围内能够保持稳定一致的优异性能。

  特性 超小型X2SON或SOT-23封装 高磁性灵敏度:2mT(典型值) 可靠磁滞:4mT(典型值) 30kHz高速感应带宽 2.5V至5.5VV CC 工作电压范围 推挽式CMOS输出 支持5mA拉电流和20mA灌电流 工作温度范围:-40C至+ 135C 所有商标均为其各自所...

  DRV5013-Q1器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测特性。 磁场由数字双极锁存输出表示。该集成电路(IC)配有一个灌电流能力达30mA的漏极开路输出级。反向极性保护高达 - 22V的宽工作电压范围(2.7至38V)使得此器件广泛适用于各种汽车应用。 提供针对反向电源情况,抛负载和输出短路或者过流的内部保护功能。 /p

  特性 符合面向汽车应用的AEC-Q100标准: 设备HBM ESD分类等级2 器件CDM ESD分类等级C4B 1级:T A = -40C至125C(Q,请参阅器件命名规则) 0级:T A = -40C至150C(E,请参阅器件命名规则) 数字双极锁存霍尔传感器 出色的温度稳定性 在温度范围内B OP 10 % 多种灵敏度选项(B OP /B RP ) 1.3 /- 1.3mT(FA,请参阅器件命名...

  DRV5056 高精度 3.3V 或 5V 比例式单极霍尔效应传感器系列

  DRV5056是一款线性霍尔效应传感器,可按比例响应磁南极的磁通密度。该器件可用于各种应用中的精确定位传感。 具有单极磁响应,模拟输出在没有磁场时驱动0.6 V,在应用南磁极时增加。该响应最大化了感应一个磁极的应用中的输出动态范围。四种灵敏度选项可根据所需的感应范围进一步最大化输出摆幅。 该器件采用3.3 V或5 V电源供电。检测垂直于封装顶部的磁通量,并且两个封装选项提供不同的感测方向。 该器件采用比率式架构,可在外部时最小化V CC 容差的误差模数转换器(ADC)使用相同的V CC 作为参考。此外,该器件还具有magnettemperature补偿功能,可抵消磁体在-40C至+ 125C宽温度范围内的线性性能漂移情况。 特性 单极线性霍尔效应磁传感器 采用3.3 V和5V电源供电

  具有0.6V静态偏移的模拟输出: 最大化电压摆幅以实现高精度 磁性灵敏度选项(在V CC = 5 V): A1:200 mV /mT,20 mT范围 A2:100 mV /mT,3...

  DRV5012器件是可通过引脚选择采样率的超低功耗数字锁存器霍尔效应传感器。 当南磁极靠近封装顶部并且超出B OP 阈值时,该器件会驱动低电压。输出会保持低电平,直到应用北极并且超出B RP 阈值, B OP 和B RP 以提供可靠切换。 p

  通过使用内部振荡器,DRV5012器件对磁场进行采样,并根据SEL引脚以20Hz或2.5kHz的速率更新输出。这种双带宽特性可让系统在使用最小功率的情况下监控移动变化。 此器件通过1.65V至5.5V的V CC 工作,并采用小型X2SON封装。 特性 行业领先的低功耗特性 可通过引脚选择的采样率: SEL =低电平:使用1.3A(1.8V)时为20Hz SEL =高电平:使用142A(1.8V)时为2.5kHz V CC 工作电压范围为1.65V至5.5V 高磁性灵敏度:2mT(典型值) 可靠磁滞: 4mT(典型值) 推挽式CMOS输出 小型纤薄X2SON封装 运行温度范围:-40C...

  DRV5055-Q1 汽车类高精度 3.3V 或 5V 比例式双极霍尔效应传感器系列

  DRV5055-Q1器件是一款线性霍尔效应传感器,可按比例响应磁通量密度。该器件可用于进行精确的位置检测,应用范围广泛。 该器件由3.3V或5V电源供电。当不存在磁场时,模拟输出可驱动1/2 V CC 。输出会随施加的磁通量密度呈线性变化,四个灵敏度选项可以根据所需的检测范围提供最大的输出电压摆幅。南北磁极产生唯一的电压。 该器件可检测垂直于封装顶部的磁通量,两个封装选项提供不同的检测方向。 该器件使用比例式架构,当外部模数转换器(ADC)使用相同的V CC 作为其基准电压时,可以消除此外,该器件还具有磁体温度补偿功能,可以抵消磁体温漂,在广泛的-40C至+ 150C温度范围内实现线性特性。 特性 比例式线性霍尔效应磁传感器 由 3.3V 和 5V 电源供电 模拟输出,提供 VCC/2 静态失调电压 磁性灵敏度选项(VCC = 5V 时): A1:100mV/mT,21mT 范围 A2:50mV/mT,42mT 范围 A3:25mV/mT,85mT 范围 ...

  DRV5055 高精度 3.3V 或 5V 比例式双极霍尔效应传感器系列

  DRV5055器件是一款线性霍尔效应传感器,可按比例响应磁通量密度。该器件可用于进行精确的位置检测,应用范围广泛低功耗是一个关键问题。 该器件由3.3V或5V电源供电。当不存在磁场时,模拟输出可驱动1 /2V CC 。输出会随施加的磁通量密度呈线性变化,四个灵敏度选项可以根据所需的感应范围提供最大的输出电压摆幅。南北磁极产生唯一的电压。 它可检测垂直于封装顶部的磁通量,而且两个封装选项提供不同的检测方向。 该器件使用比例式架构,当外部模数转换器(ADC)使用相同的V CC 作为其基准电压时,可以消除V CC 容差产生的误差。此外,该器件还具有磁体温度补偿功能,可以抵消磁体漂移,在较宽的-40C至125C温度范围内实现线性性能。 特性 所有商标均为其各自所有者的财产。 比例式线性霍尔效应磁传感器 由3.3V和5V电源供电 模拟输出,提供V CC /2静态失调电压 磁性灵敏度选项(V CC = 5V时): A1 :100mV /mT,21mT范围 A2:...

  DRV5033器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测量能力。 DRV5033对磁场两极方向的响应相同。当应用的磁通量密度超过B OP 阈值时,DRV5033开漏输出变为低电平。输出将保持低电平,直到磁通量密度降至B RP 以下之后变为高阻抗。输出灌电流能力为30mA。反向极性保护高达-22V的宽工作电压范围(2.5至38V)使得此器件广泛适用于各种工业信号。 该器件提供针对反向电源情况,负载突降以及输出短路或过流故障的内部保护功能。 特性 数字全极开关霍尔传感器 出色的温度稳定性 在温度范围内B OP ±10% 多种灵敏度选项(B OP /B RP ): ±3.5 /±2mT(FA,请参见) ±6.9 /±3.5mT(AJ,请参见) 检测南北磁场 支持宽电压范围 2.5V至38V 无需外部稳压器 宽运行电压范围 T A = -40至125°C(Q,请见)

  开漏输出(30mA灌电流) 35μs快速上电时间 小型封装尺寸 表面贴装3引脚小外形尺寸晶体管(SOT )-23(DBZ) 2.92mm×2.37mm 插入式3引脚TO-92(LPG) 4.00 mm×3.15mm 保护特性 反向电源保护(高达-22V...

  DRV5013 器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测 解决方案。 磁场由数字双极锁存输出表示。该集成电路 (IC) 配有一个灌电流能力达 30mA 的漏极开路输出级。反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围(2.5 至 38V)使得此器件广泛适用于各种工业 应用。 提供针对反向电源情况、抛负载和输出短路或者过流的内部保护功能。 特性 数字双极锁存霍尔传感器 出色的温度稳定性 在温度范围内B OP ±10% 多种灵敏度选项(B OP /B RP ) 1.3 /-1.3mT(FA,请参见) 2.7 /-2.7mT(AD,请参见) 6 /-6mT( AG,请参见) 12 /-12mT(BC,请参见) 支持宽电压范围 2.5V至38V白血病 至125°C(Q,请见) 开漏输出(30mA灌电流) 35μs短暂上电时间

  小型封装尺寸 表面贴装3引脚小外形尺寸晶体管(SOT)-23(DBZ) 2.92mm×2.37mm 插入式3引脚TO-92(液化石油气) 4.00mm×3.15mm 保护特性 反向电源保护(高达-22V) 支持高达40V负载 输出短路保护 输出电流限制 应用 电动工具 流量计 阀门和螺线管状态 无刷直流电机 接近感...

  DRV5053器件是一款斩波稳定霍尔IC,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测解决方案。 0V至2V模拟输出可对施加的磁感应强度做出线性响应,并且能够辨别磁场方向的极性。反向极性保护高达-22V的宽工作电压范围(至38V)使得此器件适用于广泛的和消费类应用。 针对反向电源情况,负载突降和输出短路或过流提供内部保护功能。 特性 线性输出霍尔传感器 出色的温度稳定性 温度范围内的灵敏度为±10% 高灵敏度选项: -11mV /mT(OA,请见) -23mV /mT( PA) -45mV /mT(RA) -90mV /mT(VA) + 23mV /mT(CA) + 45mV /mT(EA) 支持宽电压范围 至38V 无需外部稳压器 放大的输出级 2.3mA灌电流,300μA拉电流 输出电压:0.2V至1.8V B = 0mT,OUT = 1V 快速上电:35μs 小型封装尺寸

  表面贴装3引脚小外形尺寸晶体管(SOT)-23(DBZ) 2.92mm×2.37mm 插入式3引脚系统级封装(SIP)(LPG) 4.00mm×3.15mm 保护特性

  反向电源保护(高达-22V) 支持高达40V抛负载 输出短路保护 应用 流量计 对接调整 振动校正 减震...

  DRV5033-Q1器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测功能。 DRV5033-Q1对磁场两极方向的响应相同。当应用的磁通量密度超过B OP 阈值时,DRV5033-Q1开漏输出变为低电平。输出将保持低电平,直到磁通量密度降至B RP 以下之后变为高阻抗。输出灌电流能力为30mA。反向极性保护高达-22V的宽工作电压范围(2.7至38V)使得此器件广泛适用于各种汽车信号。 该器件提供针对反向电源情况,负载突降以及输出短路或过流故障的内部保护功能。 特性 数字全极开关霍尔传感器 符合汽车类应用的AEC-Q100标准 1级:T A = -40至125°C(Q,请见) 0级:T A = -40至150° C(E,请见) 出色的温度稳定性 在温度范围内B OP ±10%

  多种灵敏度选项(B OP /B RP ): ±3.5 /± 2mT(FA,请参见) ±6.9 /±3.5mT(AJ,请参见) 检测南北磁场 支持宽电压范围 2.7V至38V 无需外部稳压器 开漏输出(30mA灌电流) 35μs快速上电时间 小型封装尺寸 表面贴装3引脚小外形尺寸晶体管(SOT)-23(DBZ)

  DRV5023器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测解方法。 当应用的磁通量密度超过B OP 阈值时,DRV5023开漏输出变为低电平。输出将保持低电平,直到磁通量密度降至B RP 以下之后变为高阻抗。输出灌电流能力为30mA。反向极性保护高达-22V的宽工作电压范围(2.5至38V)使得此器件广泛适用于各种工业信号。 该器件提供针对反向电源情况,负载突降以及输出短路或过流故障的内部保护功能。 特性 数字单极性开关霍尔传感器 出色的温度稳定性 温度范围内的灵敏度为±10% 多个灵敏度选项(B OP /B RP ): 3.5 /2mT(FA,请参见) 6.9 /3.2mT(AJ,请参见) 14.5 /6mT(BI,请参见)

  支持宽电压范围 2.5V至38V 无需外部稳压器 宽运行电压范围 T A = -40至125°C(Q,请见) 开漏 小型封装尺寸DBZ) 2.92mm×2.37mm 插入式3引脚TO-92(LPG) 4.00mm×3.15mm 保护特性 反向电源保护(高达-22V) 支持高达40V抛负载 输出短路保护 输出电流限制 应用 对接检测 门开关检测 接近感测 阀定位 脉冲计数 所有商...

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