高精度电流传感器使用注意事项

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发布时间：2018-05-29 点击数：

工冠（上海）机电设备有限公司提供的电流传感器，具备精度高、温度稳定性好等一系列显著优点。它使用了先进新型磁调制零磁通技术，工作原理不同于传统霍尔电流传感器，具备新特性，使用中需注意的事项如下。

一、量程和最大测量能力、功耗、供电电压

传感器的量程指的是额定测量电流，具体值见对应型号的说明书。在负载电阻取值、供电电压符合要求的情况下，传感器在任何正常工作温度等条件下，均可具备满量程的测量能力。过载能力指的是传感器在限定时间范围内，可达到的测量能力。传感器的最大测量能力，指的是理想情况下，能够达到的绝对最大能力。最大测量能力可能受限于内部功率管的容量，实际上只能短时间采用。极短时间的脉冲电流测量，不受最大测量能力的限制。

传感器的最大测量能力如下公式一所示

公式一

其中，IPmax为最大原边可测电流（直流电流或交流电流的峰值），KN为原边-副边电流变比，Vcc为电源供电电压，V0为内部预留的电压，一般取3V。

RL为负载电阻，Ri为内部线圈的内阻。

由公式1可以看出，在KN固定的情况下，最大可测电流与电源电压Vcc正相关，与电阻RL、Ri负相关。

线圈内阻Ri受温度的影响入下公式所示：

公式二 Ri= Ri0[1+(T-25) α]

其中，Ri0 为线圈在25℃下的内阻，T为线圈温度，α为铜的温度系数，α=0.004

随着温度上升，线圈内阻会增大，导致最大测量能力下降。

传感器工作时消耗的电流为：

公式三 IS =ISO +IP/KN

其中，ISO 为原边电流IP=0 时，传感器消耗的电流。

传感电路的总功耗（包括传感器和负载电阻的功耗）

公式4 P=VccIS

传感器内的功耗，主要是内部线圈和功率管的消耗，其中功率管的消耗会产生热量，导致温升，极端情况下可能会引起功率管过热，导致寿命下降甚至过热损坏。

为避免能量浪费、效率下降和加重功率管负担，应尽可能取满足最大测量能力的最低电源电压，尤其是传感器工作于高温环境下。说明书内的电源电压给出的值可满足给定量程，如果最大测量值明显低于量程，供电电压可适当降低，如15V供电的传感器，最低工作电压为10V，建议取12V以上。18~24V供电的传感器，最低工作电压为18V，请勿进一步下降。

如果需要增大传感器的测量能力，电源电压可小幅上升，如15V供电的传感器可提升为最高18V，但此时需注意，功率管上的功耗需严格控制。

二、过量程保护和自恢复功能

磁调制式传感器不同于传统的霍尔电流传感器，后者在超过最大测量能力的情况下，可达到并保持在磁饱和状态，即停留在最大输出位置。而磁调制式传感器只能工作于零磁通状态，在超过最大测量能力的情况下，即处于非零磁通状态时，并不能停在最大输出位置。此时触发内部自恢复功能使得输出进入扫描状态，输出与输入完全无关。此时，Valid指示灯熄灭。原边电流一旦恢复到量程内，自恢复功能会使传感器马上会进入正常工作状态（一般时间为百毫秒量级）。

为避免上述情况出现，可通过负载电阻RL与两个反串的齐纳二极管或双向TVS管并联，当RL上的电压达到二极管的反向导通电压后，二极管导通分流，相当于一个可变电阻，此时，传感器的输出电压可停留在最大输出电压的位置。

上述做法是有限度的，即RL并联二极管的总阻值不可能低至0，超过公式1决定的最大测量能力，内部仍然会进入扫描状态。请尽量避免此状态出现，如果不能避免，此状态下应中断测量。

除超过量程外，正负供电电源上电不同步、单路电源掉电等因素均可能触发自恢复功能。

三、精度考虑

传感器的输出精度，与负载电阻RL有关系，尤其是测量交流情况下。一般来说，RL值越小，测量精度越高。一般应使RL上的电压不超过3V。

电流母线请尽可能位于测量孔径中心位置，利于精度提升，虽然偏离中心造成的精度下降远远低于霍尔电流传感器，但仍有一定程度下降。

传感器的输出精度会受到温度的影响，但对磁调制式电流传感器来说，温度的影响很小，说明书标注的精度为全温区精度。

四、频率特性

该类传感器在2KHz以内，可获得很高精度的测量结果。随着频率继续提升，精度下降的速度加快，同时，最大测量能力也会随之下降。如果测量高频交流电流，需注意传感器量程的频率降额特性。

磁调制传感器在调制频率处，会有一定的纹波，一般在2~20uArms左右，对小电流输入信号的测量精度会产生一定的影响。

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