湖南銀河電氣有限公司提供的電流傳感器,具備精度高、溫度穩(wěn)定性好等一系列顯著優(yōu)點。它使用了先進新型磁調(diào)制零磁通技術(shù),工作原理不同于傳統(tǒng)霍爾電流傳感器,具備新特性,使用中需注意的事項如下。
一、 量程和最大測量能力、功耗、供電電壓
傳感器的量程指的是額定測量電流,具體值見對應(yīng)型號的說明書。在負載電阻取值、供電電壓符合要求的情況下,傳感器在任何正常工作溫度等條件下,均可具備滿量程的測量能力。過載能力指的是傳感器在限定時間范圍內(nèi),可達到的測量能力。傳感器的最大測量能力,指的是理想情況下,能夠達到的絕對最大能力。最大測量能力可能受限于內(nèi)部功率管的容量,實際上只能短時間采用。極短時間的脈沖電流測量,不受最大測量能力的限制。
傳感器的最大測量能力見公式1,
![wKgZO2d_fw6AQMjYAAAcP3pT3Ow893.png](https://file1.elecfans.com/web3/M00/05/70/wKgZO2d_fw6AQMjYAAAcP3pT3Ow893.png)
1)
其中,Ipmax為最大原邊可測電流(直流電流或交流電流的峰值),Kn為原邊-副邊電流變比,Vcc為電源供電電壓,Vo為內(nèi)部預(yù)留的電壓,一般取3V。
Rl為負載電阻,Ri為內(nèi)部線圈的內(nèi)阻。
由公式1可以看出,Kn在固定的情況下,最大可測電流與電源電壓Vcc正相關(guān),與電阻Rl、Ri負相關(guān)。
線圈內(nèi)阻Ri受溫度的影響:
![wKgZPGd_fyOAV4-jAAAbqaOR8jg866.png](https://file1.elecfans.com/web3/M00/05/66/wKgZPGd_fyOAV4-jAAAbqaOR8jg866.png)
2)
其中,Rio為線圈在25℃下的內(nèi)阻,T為線圈溫度,α為銅的溫度系數(shù),
α=0.004
隨著溫度上升,線圈內(nèi)阻會增大,導(dǎo)致最大測量能力下降。
傳感器工作時消耗的電流為:
![wKgZPGd_fzSAE16cAAASZXEBOiY042.png](https://file1.elecfans.com/web3/M00/05/66/wKgZPGd_fzSAE16cAAASZXEBOiY042.png)
3)
其中,為原邊電流時,傳感器消耗的電流。
傳感電路的總功耗(包括傳感器和負載電阻的功耗)
P=Vcc Is 4)
傳感器內(nèi)的功耗,主要是內(nèi)部線圈和功率管的消耗,其中功率管的消耗會產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致溫升,極端情況下可能會引起功率管過熱,導(dǎo)致壽命下降甚至過熱損壞。
為避免能量浪費、效率下降和加重功率管負擔(dān),應(yīng)盡可能取滿足最大測量能力的最低電源電壓,尤其是傳感器工作于高溫環(huán)境下。說明書內(nèi)的電源電壓給出的值可滿足給定量程,如果最大測量值明顯低于量程,供電電壓可適當(dāng)降低,如15V供電的傳感器,最低工作電壓為10V,建議取12V以上。
18~24V供電的傳感器,最低工作電壓為18V,請勿進一步下降。
如果需要增大傳感器的測量能力,電源電壓可小幅上升,如15V供電的傳感器可提升為最高18V,但此時需注意,功率管上的功耗需嚴格控制。
![wKgZO2d_f2GALkdRAB5gw5VuA94391.png](https://file1.elecfans.com/web3/M00/05/70/wKgZO2d_f2GALkdRAB5gw5VuA94391.png)
二、 過量程保護和自恢復(fù)功能
磁調(diào)制式傳感器不同于傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器,后者在超過最大測量能力的情況下,可達到并保持在磁飽和狀態(tài),即停留在最大輸出位置。而磁調(diào)制式傳感器只能工作于零磁通狀態(tài),在超過最大測量能力的情況下,即處于非零磁通狀態(tài)時,并不能停在最大輸出位置。此時觸發(fā)內(nèi)部自恢復(fù)功能使得輸出進入掃描狀態(tài),輸出與輸入完全無關(guān)。此時,Valid指示燈熄滅。原邊電流一旦恢復(fù)到量程內(nèi),自恢復(fù)功能會使傳感器馬上會進入正常工作狀態(tài)(一般時間為百毫秒量級)。
為避免上述情況出現(xiàn),可通過負載電阻Rl與兩個反串的齊納二極管或雙向TVS管并聯(lián),當(dāng)Rl上的電壓達到二極管的反向?qū)妷汉?,二極管導(dǎo)通分流,相當(dāng)于一個可變電阻,此時,傳感器的輸出電壓可停留在最大輸出電壓的位置。
上述做法是有限度的,即Rl并聯(lián)二極管的總阻值不可能低至0,超過公式1決定的最大測量能力,內(nèi)部仍然會進入掃描狀態(tài)。請盡量避免此狀態(tài)出現(xiàn),如果不能避免,此狀態(tài)下應(yīng)中斷測量。
除超過量程外,正負供電電源上電不同步、單路電源掉電等因素均可能觸發(fā)自恢復(fù)功能。
![wKgZPGd_f52Acmr2AAP-u9QwRf8346.png](https://file1.elecfans.com/web3/M00/05/66/wKgZPGd_f52Acmr2AAP-u9QwRf8346.png)
三、 精度考慮
傳感器的輸出精度,與負載電阻Rl有關(guān)系,尤其是測量交流情況下。一般來說,Rl值越小,測量精度越高。一般應(yīng)使Rl上的電壓不超過3V。
電流母線請盡可能位于測量孔徑中心位置,利于精度提升,雖然偏離中心造成的精度下降遠遠低于霍爾電流傳感器,但仍有一定程度下降。
傳感器的輸出精度會受到溫度的影響,但對磁調(diào)制式電流傳感器來說,溫度的影響很小,說明書標(biāo)注的精度為全溫區(qū)精度。
![wKgZO2d_f9KAUAYPAAFHaHBWUwo928.png](https://file1.elecfans.com/web3/M00/05/70/wKgZO2d_f9KAUAYPAAFHaHBWUwo928.png)
四、 頻率特性
該類傳感器在2KHz以內(nèi),可獲得很高精度的測量結(jié)果。隨著頻率繼續(xù)提升,精度下降的速度加快,同時,最大測量能力也會隨之下降。如果測量高頻交流電流,需注意傳感器量程的頻率降額特性。
磁調(diào)制傳感器在調(diào)制頻率處,會有一定的紋波,一般在2~20uArms左右,對小電流輸入信號的測量精度會產(chǎn)生一定的影響。
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