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跟蹤直流大電流的低成本電流監(jiān)控器

   2012年09月07日 17:54  
  摘要:為了測(cè)量過載檢測(cè)和保護(hù)時(shí)的直流大電流,設(shè)計(jì)者經(jīng)常采用電流并聯(lián)電阻器或環(huán)形磁芯,以及霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)傳感器。這些方法都有缺點(diǎn)。本文介紹了一種跟蹤直流大電流的低成本電流監(jiān)控器,可較為的測(cè)量載檢測(cè)和保護(hù)時(shí)的直流大電流。
  
  為了測(cè)量過載檢測(cè)和保護(hù)時(shí)的直流大電流,設(shè)計(jì)者經(jīng)常采用電流并聯(lián)電阻器或環(huán)形磁芯,以及霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)傳感器。這些方法都有缺點(diǎn)。例如,用一個(gè)10mΩ電阻器測(cè)量20A電流會(huì)白白耗散掉4W功率?;魻栃?yīng)傳感器可實(shí)現(xiàn)測(cè)量,幾乎不浪費(fèi)一點(diǎn)能量,但對(duì)于簡(jiǎn)單的電流監(jiān)控應(yīng)用來說成本較高。
  
  本設(shè)計(jì)實(shí)例描述一種廉價(jià)的低功耗電流測(cè)量電路,它可用于中等精度的測(cè)量。DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入線上的濾波器電感可以一物兩用,作為測(cè)量電路的一個(gè)電流傳感器。一個(gè)代表性的鐵氧體磁芯的導(dǎo)磁率會(huì)隨著磁芯接近飽和而減?。▓D1)。曲線形狀和數(shù)值依賴于磁芯材料的特性,以及磁芯是否有氣隙。
  
  磁芯的導(dǎo)磁率取決于鐵氧體材料的磁通量大小,也就是取決于流經(jīng)磁芯繞組的電流量。本電路采用一個(gè)簡(jiǎn)單的LC振蕩器來測(cè)量磁芯的導(dǎo)磁率。初級(jí)繞組是在磁芯上繞一匝或多匝,它承擔(dān)測(cè)量電流。磁芯上的多匝次級(jí)繞組構(gòu)成一個(gè)電感器L,它確定了振蕩器的諧振頻率。
  
  理論上說,任何LC振蕩器電路都可用于此應(yīng)用,但實(shí)際使用時(shí),電流測(cè)量繞組表現(xiàn)為低阻抗,這會(huì)增加LC振蕩電路的阻尼,在某些振蕩器電路中造成起振和穩(wěn)定的問題。在各種已測(cè)試的振蕩器電路中,圖2的設(shè)計(jì)能提供*性能。影響磁芯導(dǎo)磁率的有許多因素,從而影響到電路的頻率穩(wěn)定性,并限制它對(duì)電流過載檢測(cè)和低精度電流測(cè)量的應(yīng)用。
  
  圖3為三家供應(yīng)商提供相同尺寸與相同次級(jí)匝數(shù)鐵氧體磁芯的電路輸出頻率與電流特性之間關(guān)系。為獲得*線性度,應(yīng)使用低磁滯的磁芯材料。幾乎任何尺寸和材料的磁芯都可用于電路,但需要對(duì)振蕩器回路和初級(jí)繞組的匝數(shù)作優(yōu)化。當(dāng)加在磁芯上的電流在達(dá)到過載值以前就產(chǎn)生飽和時(shí),如果磁芯有氣隙則會(huì)增加氣隙。采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)的電路可以改善性能和獲得線性的測(cè)量。

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