[实用新型]电流监控模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及电流传感器领域，特别是电流监控模块。

背景技术

在家居、工业和医疗等领域，用电安全是尤为重要的，因此要对系统供电的电流和电量大小以及漏电情况进行实时监控，如果有漏电或负载过大的情况，必须要做出准确的判断和及时的响应。

目前主流的漏电流测量采用的是互感器，互感器由闭合磁芯和线圈构成，采用互感器检测漏电流的漏电断路保护器的工作方式是：同一回路的两根导线穿过磁芯内部，由于每根导线上的电流大小相等，方向相反，所以，其总的电流矢量和为零，当发生漏电时，由于回路有了分支，因此穿过互感器磁芯的电流矢量和不再等于零，互感器次级有感应电势产生，从而推动执行机构跳开主回路，起到保护作用。采用闭合磁芯的互感器在测量漏电流时有一个缺陷，那就是在直流分量作用下磁导率会迅速下降而饱和，采样值随之迅速降低，从而出现误判，错判现象，进而对家居、工业以及医疗等领域的用电安全带来极大的隐患。

目前主流的电流测量采用的以霍尔材料为敏感元件的电流传感器，霍尔电流传感器通常包含开环的聚磁环结构，带电导线穿过聚磁环的中心，霍尔元件通过测量汇集到聚磁环开口的磁场强度来测量导线的电流大小。但是霍尔电流传感器的精度和灵敏度都非常低，且体积较大，温度特征很差，不能够满足现代家居、工业以及医疗等领域对电流计量的高精度的要求。

随着现代智能家居的推广，对家用电器的体积、多功能和智能化有了更高的要求，如海尔公司推出的智能插座系列（可参见中国公开号CN103187666A的专利：带计量功能的智能插座），可将电量计量模块集成在插座中。不过，现有的技术中，还没有能够将漏电检测、电流测量和电量测量集成在一个模块中。由上述不难看出，现有的电流监控设备已经不能满足现代化家居、工业以及医疗等领域的要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供电流监控模块，可同时实现过流保护、漏电保护和电量计量，且该模块具有更高的精度和灵敏度和非常小的体积，可集成于智能插座等小型电器中。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型提出的电流监控模块，包括电流保护单元和用电计量单元，电流保护单元包括第一聚磁环、第一磁性传感器芯片和漏电流处理芯片，用电计量单元包括第二聚磁环、第二磁性传感器芯片、过流处理芯片和电量处理芯片；其中，

第一聚磁环为金属材料构成的带有气隙的环状结构，第一聚磁环的内部穿有两条电流流向相反的电流导线；

第一磁性传感器芯片，位于第一聚磁环的气隙内，用来测量第一聚磁环的气隙处汇聚的磁场场强并输出第一电信号至漏电流处理芯片；

漏电流处理芯片，用来将第一电信号处理后输出漏电流信号；

第二聚磁环为金属材料构成的带有气隙的环状结构，第二聚磁环的内部穿有一条电流导线；

第二磁性传感器芯片，位于第二聚磁环的气隙内，用来测量第二聚磁环气隙处汇聚的磁场场强并输出第二电信号至过流处理芯片和电量处理芯片；

过流处理芯片，用来将第二电信号处理后输出电流信号；

电量处理芯片，用来将第二电信号处理后输出电量信号。

作为本实用新型所述的电流监控模块进一步优化方案，所述第一聚磁环、第二聚磁环上均缠绕有消磁线圈。

作为本实用新型所述的电流监控模块进一步优化方案，还包括包覆电流保护单元和用电计量单元的屏蔽外壳。

作为本实用新型所述的电流监控模块进一步优化方案，所述屏蔽外壳为金属材料。

作为本实用新型所述的电流监控模块进一步优化方案，所述第一磁性传感器芯片、第二磁性传感器芯片均是由磁性传感元件构成的单电阻、半桥或全桥结构，所述磁性传感元件为霍尔元件、各向异性磁电阻元件、巨磁电阻元件和/或磁性隧道结元件。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型提出了一种可同时实现过流保护、漏电保护和电量计量的电流监控模块，且该模块具有更高的精度和灵敏度和非常小的体积，可集成于智能插座等小型电器中。

附图说明

图1是本实用新型提出的电流监控模块的工作示意图。

图2是本实用新型提出的电流监控模块的结构示意图。

图3是电流保护单元的结构示意图。

图4是用电计量单元的结构示意图。

图5是磁性传感器芯片的输出曲线示意图。