[发明专利]一种低功耗智能电流传感器及其工作模式控制方法

说明书

本发明公开了一种低功耗智能电流传感器及其工作模式控制方法，包括磁芯、与磁芯绕接的副边线圈、设置于磁芯中的磁传感器和电流检测电路，电流检测电路包括电源模块、驱动模块、微控制器、温度检测模块以及信号输入/输出接口模块。磁传感器的信号输出端与驱动模块的信号输入端连接，驱动模块分别与副边线圈的两端供电连接，微控制器分别与电源模块、驱动模块、温度检测模块和信号输入/输出接口模块信号连接，电源模块分别与驱动模块、微控制器、温度检测模块和信号输入/输出接口模块供电连接。本发明降低闭环电流传感器的发热量和待机功耗，同时将供电电压调理成稳定的符合要求的电压，来实现增大传感器的量程的目的。

技术领域

本发明属于电流传感器技术领域，具体涉及一种低功耗智能电流传感器及其工作模式控制方法。

背景技术

常规的基于闭环控制的电流传感器通常包括磁传感器，副边线圈以及驱动电路。磁传感器包括例如霍尔效应探头，磁阻效应探头和磁通门探头等。副边线圈中有高导磁率的软磁磁芯。当原边导体中的电流在导体周围产生磁场时，磁传感器将感应到的磁场信号转换成电信号，驱动副边补偿副边线圈在软磁磁芯中产生与原边电流磁场方向相反且大小相等的磁场，所得的副边电流大小与原边电流幅值相关。根据上述原理，电流传感器能够实现原边-副边高压绝缘设计和高精度测量，该技术广泛应用于机器人、新能源汽车以及其他工业现场的电流测量。

但是，现有的基于闭环控制的电流传感器在测量电流时，需要消耗电流在副边上产生磁场用于平衡原边电流产生的磁场，因此产生热量，且热量随原边电流的增大而增加。而为了降低电流传感器的温升，确保电流传感器能够长期可靠工作，通常将电流传感器浸没在导热性能良好的胶水中，用于散热。但是采用导热胶不仅增加了电流传感器的生产成本与自重，而且也增大了环保压力。此外，在没有原边电流的时候，此类电流传感器仍然消耗电流，待机功耗较高，造成能源的不必要浪费。而且在有些应用场合中，电流传感器的供电电压会在一个较大的电压范围内波动，在不增大传感器体积的前提下，电流传感器的量程往往受限于供电电压的下限。

发明内容

针对现有基于闭环控制的电流传感器存在的过热、待机功耗高的问题、以及量程受限于最小供电电压的问题，本发明公开了一种低功耗智能电流传感器及其工作模式控制方法，降低闭环电流传感器的发热量和待机功耗，同时将供电电压调理成稳定的符合要求的电压，来实现增大传感器的量程的目的。

本发明中主要采用的技术方案为：

一种低功耗智能电流传感器，包括磁芯、与磁芯绕接的副边线圈和设置于磁芯中的磁传感器，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括电源模块、驱动模块、微控制器、温度检测模块以及信号输入/输出接口模块，所述磁传感器的信号输出端与所述驱动模块的信号输入端连接，所述驱动模块分别与副边线圈的两端供电连接，所述微控制器分别与所述电源模块、驱动模块、温度检测模块和信号输入/输出接口模块信号连接，所述电源模块分别与所述驱动模块、微控制器、温度检测模块和信号输入/输出接口模块供电连接，所述信号输入/输出接口模块的输入端和输出端分别与客户端信号连接，所述温度检测模块安装在电流传感器内，用于检测电流传感器温度。

优选地，所述电源模块中包括DC-DC转换器、第一线性稳压器和第二线性稳压器，所述DC-DC转换器、第一线性稳压器和第二线性稳压器的输入端均与电流传感器输入端电压Vcc连接，所述DC-DC转换器的输出电压U1通过驱动模块与所述副边线圈供电连接，所述第一线性稳压器的输出电压U2分别与所述驱动模块、温度检测模块和信号输入/输出接口模块供电连接，所述第二线性稳压器的输出电压U3与所述微控制器供电连接，所述电源模块中的三条供电电路均由微控制器控制通断。

优选地，所述信号输入/输出接口模块替换为信号输出接口模块，同时还设置有唤醒端口，所述唤醒端口与微控制器信号连接。

一种低功耗智能电流传感器的工作模式控制方法，其特征在于，包括正常工作模式、低功耗模式、待机模式和休眠模式，具体控制方法如下：