[发明专利]一种基于霍尔效应的高性能零磁通大电流传感器

权利要求书

1.一种基于霍尔效应的高性能零磁通大电流传感器，其特征在于：由测量头和信号处理单元组成；所述测量头包括4个聚磁磁芯、4个霍尔元件芯片、8个补偿线圈绕组和4路电流源；所述信号处理单元包括运算放大电路、DSP处理电路、光耦电路、功率放大电路和上位机；

所述补偿线圈绕组由3000匝漆包细铜丝线绕在空心环氧管上形成，所述的4个聚磁磁芯为铁磁材料片堆叠而成，所述的4个霍尔元件芯片为霍尔半导体芯片，所述的4路电流源用于为4个霍尔元件芯片和补偿线圈绕组提供驱动电流；测量电流时，将测量头套于被测导体母排上，当4个霍尔元件芯片所处的气隙磁感应强度非零时，霍尔元件芯片在电流源的驱动下输出霍尔电势，霍尔电势通过电缆在测量头和信号处理单元间传递；

所述的信号处理单元的运算放大电路把从所述霍尔元件芯片上获得的霍尔电势调节到适合输入到DSP处理电路的范围内；所述的光耦电路设置在DSP处理电路和功率放大电路之间，用于隔离数字电路和模拟电路；所述的DSP处理电路与上位机进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的高性能零磁通大电流传感器，其特征在于：所述的DSP处理电路通过采样通道一至采样通道四分别接收4个霍尔元件芯片的霍尔电势，所述霍尔电势经过信号处理电路的处理后送入DSP处理电路进行A/D转换和PI调节，之后将处理好的信号发送到CPLD处理电路；所述CPLD处理电路分配所述DSP处理电路发来的信息，将信号以PWM信号的形式分配到所述光耦电路，用于驱动所述功率放大电路中的MOSFET。

3.根据权利要求2所述的一种基于霍尔效应的高性能零磁通大电流传感器，其特征在于：所述DSP处理电路通过串口与上位机保持实时通信，以便操作者在上位机上远程操作和获取信息，从而实现以下三项功能：

①接受各项故障信号，在上位机的程序界面中显示；

②上位机将接收到的PWM信号以波形图或数据的形式储存下来；

③通过上位机的程序，使用者可选择开环调试和闭环运行两种模式。

4.根据权利要求3所述的一种基于霍尔效应的高性能零磁通大电流传感器，其特征在于：所述的光耦电路用于传递从所述DSP处理电路输出的4路PWM信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于霍尔效应的高性能零磁通大电流传感器，其特征在于：所述的功率放大电路中，PWM信号驱动MOSFET导通，形成一定占空比的电压信号，加在所述补偿线圈绕组两端从而形成反馈电流。