[发明专利]一种电流探头

说明书

本发明提供了一种电流探头，涉及电流测量技术领域。霍尔传感器嵌入下磁芯的一边，且下磁芯和上磁芯组成的磁头中穿过有被测导线；霍尔传感器的两个输出端分别连接差分放大器电路同相输入端和反相输入端；差分放大器电路的输出端连接至运算放大器电路的反相输入端；反馈系统电路连接于运算放大器电路的反相输入端和输出端之间；下磁芯绕有被测导线的一边的对边绕有次级绕组线圈，次级绕组线圈的一端连接运算放大器电路的输出端，次级绕组线圈的另一端连接第一并联端接电阻的一端和信号输出电路；第一并联端接电阻的另一端接地。将霍尔传感器的两个输出端分别连接差分放大器电路同相输入端和反相输入端，可使得霍尔传感器的输出平衡。

技术领域

本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种电流探头。

背景技术

当前，随着电子技术的发展，电流探头的应用已经十分广泛。电流探头的基本原理是流经导线的电流会在其导线周围产生磁场，通过传感器对磁场进行接收，转化成线性电压量。该线性电压量可以在示波器或其它测量仪器上进行显示和测量，从而达到对导线中的电流进行测量的目的。目前通过电流探头来进行导线电流测量的方式可以广泛应用于测量马达驱动、开关电源、功率逆变器/转换器、LCD显示器(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、电子镇流器、放大器的稳态或瞬时电流、交通运输系统、移动通信、工业/消费电子产品和半导体设备等。

现有技术的电流探头的简单原理框图如图1所示。现有技术的电流探头采用了变压器原理以及霍尔效应原理，通过该电流探头能够测量下至DC(直流电，Direct Current)的低频电流信号，以及高至高频电流信号。该电流探头由上磁芯101和下磁芯102组成闭合磁芯103。该电流探头还包括夹在下磁芯102截面上的霍尔传感器105，另外还包括信号放大器106、单刀双掷开关112、功率放大器111、反馈系统103、绕在下磁芯103上的线圈107、端接电阻109以及信号输出级运算放大器108。通过系统电源110给霍尔传感器105一个偏置电压，从而给霍尔传感器105感应部位加上磁通量，霍尔传感器105即可输出与其线性相关的霍尔电压参量。信号放大器106采集霍尔传感器105输出的霍尔电压参量。并通过单刀双掷开关112将信号放大器106输出的信号耦合到功率放大器111中，电流探头的磁头消磁信号也是通过单刀双掷开关112耦合到功率放大器111中，通过功率放大器111将信号放大后传输到线圈107，线圈107作为闭合磁芯103形成的变压器的次级绕组，而初级绕组就是被测导线104。线圈107的另一端接端接电阻109，同时接输出级运算放大器108，作为输出级。由于被测导体104周围会产生磁场，高磁导率的闭合磁芯103会将磁通束缚在磁芯中。当磁通垂直穿过被嵌在磁芯中的霍尔传感器105时，霍尔传感器105会输出霍尔电压参量，该霍尔电压参量被以差分的形式输入给信号放大器106，再通过单刀双掷开关112连通到功率放大器111。单刀双掷的开关112也可以选择消磁信号输入到功率放大器111。反馈系统113一般采用普通电阻反馈，以达到调节增益稳定系统的目的。功率放大器111将霍尔电压参量线性放大为电流量，驱动线圈107作为变压器的次级线圈。该电流在线圈中产生的磁通方向与被测导线在线圈中产生的磁通方向相反，在磁芯中这两种磁通大小相等，方向相反，相互抵消，此时被测导体中的电流与功率放大器111输出的电流具有一定的线性关系，功率放大器111输出的电流量通过输出级运算放大器108输出到示波器或者测量仪器中。通过测量功率放大器111输出的电流来测量被测导线中流过的电流，就是电流探头零磁通测量的原理。