[发明专利]一种磁通门电流传感器电路

说明书

本发明提供一种磁通门电流传感器电路，包括励磁电路、励磁绕组L1、补偿绕组L2、误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路，励磁绕组L1连接于励磁电路两个桥臂之间用于检测励磁电流，励磁电流依次经误差放大电路、低通滤波器电路和采样电路后反馈到补偿绕组L2中，通过测量流过补偿绕组L2的电流，就可知道被测电流的值。本发明采用了更优的励磁自激振荡方案用于检测小电流，检测精度更高。

技术领域

本发明涉及隔离采样领域，尤其涉及磁通门电流传感器领域。

背景技术

众所周知，普通的电流互感器只能测量交流电，不能测量直流电，而隔离测量直流电，一般采用霍尔电流传感器和磁通门电流传感器。由于霍尔传感器的磁环需要开口放霍尔器件，磁环的磁导率比较低，一般测量安培以上的电流。而磁通门电流传感器的磁环是闭合的，磁导率较高比较灵敏，可测量毫安级的电流。

磁通门电流传感器利用磁调制的原理，让磁环处于对称的交替饱和状态，当有电流从磁环中穿过时，就会在磁环中产生磁通，使磁环交替饱和的状态就不再对称，通过检测这种不对称的状态进行解调来测量电流信号。让磁芯饱和是需要一定的电流的，一般在几毫安到几十毫安之间。让磁芯对称的交替饱和，关键是让正负励磁的电流也是对称的，假如不对称，就相当于有一个毫安级的初始误差。假如磁通门测量的是大电流，这个初始误差可以忽略不计。如果测量是几百毫安量程的电流，那么这个毫安级的初始误差就会显著影响测量精度。

磁通门电流传感器一般可分为开环和闭环两种。闭环的磁通门电流传感器有一个补偿绕组用于补偿输入电流产生的磁通，让磁芯的平均磁通始终为零，补偿电流与输入电流成匝比关系，把补偿电流转化为电压信号就可得到输入电流信号的测量值。开环的磁通门电流传感器，通过把检测到的励磁电流的不对称信号经过信号调理电路处理后作为测量值。

图1是一种现有的励磁电路方案，当励磁电流增大时电阻R1上的电压也增大，MOS管的栅源电压减小，两个桥臂的关断是靠MOS管的栅源电压小于栅极开启阈值电压来实现的。MOS管的栅极开启阈值会跟随环境温度的变化，并且MOS管不同个体之间的栅极开启阈值参数也存在一定的差异，因此在图1的现有方案中，当出现左右两个桥臂栅极开启阈值不一致时，即使被测电流为零，正负两个方向的励磁也会不对称，导致整个传感器的输出有比较明显的零点偏差。以单电源5V供电的磁通门传感器的实际测试为例，在批量样品的测试中发现，会有200mV以上的零点偏差，换算成百分比为0.2V/2.5V＝8％。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种磁通门电流传感器电路，采用了更优的励磁自激振荡方案用于检测小电流，检测精度更高。

本发明提供的技术方案如下：

一种磁通门电流传感器电路，其特征在于：包括桥式电路、电流限幅电路和励磁绕组L1，励磁绕组L1连接于桥式电路两个桥臂之间，两个桥臂交替导通在励磁绕组L1上产生正负交替的励磁电流，电流限幅电路与桥式电路两个桥臂相连，分别检测流过桥式电路两个桥臂的电流，当桥臂的电流超过所设定的阈值时，控制对应的桥臂关断，桥式电路两个桥臂的关断阈值由同一个基准电压REF1控制。

作为上述磁通门电流传感器电路的一种具体实施方式，所述桥式电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连后与正供电电压VCC连接，开关管Q1的漏极与开关管Q2的栅极、开关管Q3的漏极、电阻R4的一端连接，开关管Q2的漏极与开关管Q1的栅极、开关管Q4的漏极、电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端与开关管Q4的栅极连接，电阻R3的另一端与开关管Q3的栅极连接，开关管Q4的源极通过电阻R2接地，开关管Q3的源极通过电阻R1接地。