[实用新型]低功耗闭环霍尔电流传感器

说明书

本实用新型公开了一种低功耗闭环霍尔电流传感器，包括磁芯、与磁芯穿接的原边导线、与磁芯绕接的反馈线圈和设置于磁芯的气隙中的霍尔元件，霍尔元件的输出端依次经差分放大器、开关件、驱动电路、反馈线圈和测量电阻后接地，开关件与微控制器相连，微控制器内置有AD转换电路，AD转换电路的输入端接于反馈线圈和测量电阻之间，AD转换电路的输出端经隔离器连接输出端子。本实用新型采用上述结构的低功耗闭环霍尔电流传感器，通过采用微控制器控制模拟开关的开闭，进而通过模拟开关分时导通和关断霍尔元件，使得传感器整体平均功率控制在较低的水平，实现了降低驱动功率管以及负载电阻的热量积累的目的，减少了散热片的布置，减小了体积。

技术领域

本实用新型涉及一种电流检测技术，尤其涉及一种低功耗闭环霍尔电流传感器。

背景技术

目前在工业领域，有许多需要测量电流的场合。对电流的测量通常采用霍尔原理的电流传感器，其中霍尔原理的电流传感器又可分为开环霍尔电流传感器和闭环霍尔电流传感器，两种类型的霍尔电流传感器结构和性能各不相同。其中开环霍尔电流传感器结构简单，但精度较差；而闭环霍尔电流传感器由于存在反馈线圈，故有优良的线性度以及精度，性能较为优良，但是结构上相对复杂。

图1为现有闭环霍尔电流传感器的原理图，如图1所示，现有的霍尔闭环电流传感器在测量较大电流时，由于磁芯工作在磁平衡状态(也叫零磁通状态)，由电磁感应原理可知传感器的反馈线圈中存在较大的二次补偿电流；或者由于反馈线圈存在使得现有的闭环霍尔传感器的体积较大，为了尽量减小体积，则需要尽量减少反馈线圈的匝数，此时由电磁感应原理可知在测量较小电流时普通闭环霍尔原理的电流传感器也会输出很大的二次补偿电流；而较大的二次补偿电流使得驱动二次电流的晶体管和负载电阻以及反馈线圈的功耗都比较大，因此也就要求传感器具备较强的散热能力，即需加装体积较大的散热片，工艺上变得很复杂，体积上也会比较大，达不到减小体积的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低功耗闭环霍尔电流传感器，通过采用微控制器控制模拟开关的开闭，进而通过模拟开关分时导通和关断霍尔元件，使得传感器整体平均功率控制在较低的水平，实现了降低驱动功率管以及负载电阻的热量积累的目的，减少了散热片的布置，减小了体积。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种低功耗闭环霍尔电流传感器，包括磁芯、与所述磁芯穿接的原边导线、与所述磁芯绕接的反馈线圈和设置于所述磁芯的气隙中的霍尔元件，所述霍尔元件的输出端依次经差分放大器、开关件、驱动电路、反馈线圈和测量电阻后接地，所述开关件与微控制器相连，所述微控制器内置有AD转换电路，所述AD转换电路的输入端接于所述反馈线圈和所述测量电阻之间，所述AD转换电路的输出端经隔离器连接输出端子。

优选的，所述霍尔元件包括一个霍尔件或者至少两个并联的霍尔件，所述霍尔件为锑化铟霍尔件。

优选的，所述开关件包括一个模拟开关或者至少两个并联的模拟开关，所述模拟开关为常闭型开关。

优选的，所述驱动电路包括至少一对三极管或者场效应管。

优选的，所述微控制器、所述开关件、所述差分放大器、所述驱动电路、所述测量电阻和所述输出端子均集成于电路板上，所述电路板和所述磁芯均经树脂封装于外壳内部。

优选的，所述外壳包括壳体和扣接于所述壳体端部的扣盖。

优选的，所述磁芯的材质为低剩磁软磁。

优选的，所述测量电阻为功率型测量电阻。

因此，本实用新型的采用上述结构的低功耗闭环霍尔电流传感器，通过采用微控制器控制模拟开关的开闭，进而通过模拟开关分时导通和关断霍尔元件，使得传感器整体平均功率控制在较低的水平，实现了降低驱动功率管以及负载电阻的热量积累的目的，无需厚重的散热片散热就可以在较小补偿线圈匝数或较大二次补偿电流的情况下长期稳定运行，从而实现了大电流测量无需散热片的目的。