[发明专利]电流检测探头

说明书

本发明实施例提供了一种电流检测探头，其包括：磁芯，磁芯上设置有漏磁结构，当待测试导线通有电流时，磁芯内部产生第一磁场；传感器，传感器于所述漏磁结构处设置于磁芯的侧面，用于检测磁芯在所述漏磁结构处的漏磁，将检测到的磁场强度转化成电压值输出给放大元器件，传感器的磁敏感方向为水平方向；放大元器件，用于将传感器输出的电压值转化成电流传输给激励线圈；激励线圈，用于在放大元器件输出电流的驱动下，在磁芯中产生第二磁场，第二磁场的方向与第一磁场的方向相反；取样电阻，用于在激励线圈中的电流流过取样电阻时，采集电压值，在磁芯中磁场为零时，取样电阻采集的电压值转化的电流值为待测试导线中的电流值。

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，特别涉及一种电流检测探头。

背景技术

电流检测探头的应用十分广泛，其基本原理是流经导线的电流会在周围产生磁场，在电流探头的量程规范内，导线周围的磁通场被转换成线性电压输出，可以在示波器或其它测量仪器上显示和分析线性电压输出。广泛应用于开关电源、马达驱动器、电子整流计、LED照明以及新能源等领域。

电流检测探头在使用上需要注意被测导线的电流方向，不同的方向在电流检测探头的输出电压值正负不同，一般在探头的圆环有明显标识。

不能将静电或其它高压源应用于电流检测探头，否则可能损坏内部霍尔元件和电路。当电流检测探头周围存在强磁场(如变压器和高电流导体附近)或强电磁场(如无线电发射机附近)时，测量结果可能不正确。通常在测量大直流电流信号后电流检测探头无法回零，需要使用电流检测探头的消磁功能，将磁头部分的剩磁消除才能使输出归零，保证后续测试值的精度。

现有技术中的电流检测探头的简单框图如图1所示，电流探头转换器包括：磁芯101、被测导线102、霍尔传感器103、衰减电路104、输出放大电路105、霍尔预放电路107以及功率放大电路106。当电流钳(即磁芯)闭合，把一通有电流的导体围在中心时，相应地，电流钳中会出现一个磁场。这些磁场使霍尔传感器内的电子发生偏转，在霍尔传感器的输出产生一个电动势。电流检测探头根据这个电动势产生一个反相电流(即补偿电流，该补偿电流的方向与导体的电流方向相反)送至电流检测探头的线圈，使电流钳中的磁场为零，以防止磁饱和。电流检测探头根据反相电流测得导体的实际电流值。用这个方法，能非常线性地测量大电流，包括交直流混合的电流。

随着被测电流频率的增加，霍尔效应逐渐减弱。当测量一个不含直流成分的高频交流电流时，大部分是通过磁场的强弱直接感应到电流检测探头的线圈。电流检测探头就像一个电流变压器。电流检测探头直接测量的是感应电流，而不是补偿电流。电流检测探头中功放的输出为线圈提供了一个低阻抗的接地回路。

在现有技术的交直流电流检测探头产品中，全部使用的是采用霍尔传感器的电流检测探头，例如，如图2所示，电流检测探头使用的霍尔传感器134需要放置在探头磁芯120的一个横截端面中，且为了保证磁芯的等效磁导率不损失太多，需要放置霍尔传感器的缝隙越小越好，一般在0.3mm左右，这样对霍尔传感器器件提出了很高的要求，普通的霍尔传感器芯片的高度在0.7mm～2mm，根本无法满足高度的要求。所以满足要求的霍尔传感器需要使用特殊的工艺进行器件的定制，并且传感器信号的引出方式也是一个问题，PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)的选材以及元器件的焊接都不是普通的工艺能实现的。另外，在装配过程中，由于霍尔传感器在磁芯的狭小缝隙中，在装配过程中磁芯对霍尔传感器容易造成损伤，使得直接影响电流检测探头的性能。

发明内容