伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，各種用電設(shè)備的增多，用電量越來越大，城市的供電設(shè)備經(jīng)常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，用電環(huán)境變得越來越惡劣，對電源的“考驗(yàn)”越來越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天，用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問題的侵?jǐn)_，電子設(shè)備故障的60%來自電源[7]。因此，電源問題的重要性日益凸顯出來。原先作為配角，資金投入較少的電源越來越受到廠商和研究人員的重視，電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門嶄新的技術(shù)。

而今，小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來越多的新技術(shù)。例如開關(guān)電源、硬開關(guān)、軟開關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，為了自動檢測和顯示電流，并在過流、過壓等危害情況發(fā)生時具有自動保護(hù)功能和更高級的智能控制，具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢，檢測電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國開始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞，本文主要介紹ABB公司的電流傳感器。

二、電流傳感器的工作原理[1]  

ABB公司的電流傳感器可以測量各種類型的電流，從直流電到幾十千赫茲的交流電，其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng)。

當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流IP會產(chǎn)生磁力線①，原邊磁力線集中在磁芯②周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線①成正比的大小僅幾毫伏的電壓，電子電路④可把這個微小的信號轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤，并存在以下關(guān)系式：

（1）

其中，IS—副邊電流；

IP—原邊電流；

NP—原邊線圈匝數(shù)；

NS—副邊線圈匝數(shù)；

NP/NS—匝數(shù)比，一般取NP=1。

電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS，它與輸入信號（原邊電流IP）成正比，IS一般很小，只有100～400mA。如果輸出電流經(jīng)過測量電阻RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號。

三、電流傳感器主要特性參數(shù)[1] [2] [3] [4]  

1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN

IPN指電流傳感器所能測試的標(biāo)準(zhǔn)額定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號有關(guān)。

ISN指電流傳感器額定輸出電流，一般為100～400mA，某些型號可能會有所不同。

2、傳感器供電電壓VA

VA指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，另外，傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。

3、測量范圍Ipmax

測量范圍指電流傳感器可測量的*電流值，測量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測量范圍可用下式計(jì)算：

（2）

要注意單相供電的傳感器，其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍，所以其測量范圍要高于雙相供電的傳感器。

4、過載

電流傳感器的過載能力參見圖2。發(fā)生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電流的持續(xù)時間可能很短，而過載值有可能過傳感器的允許值，過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。

5、精度

霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時，傳感器測量精度受原邊電流影響的曲線如圖3所示，

使用下面公式可計(jì)算出精度：

（3）

其中，K=NS/NP。

計(jì)算精度時必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。

（1）. 偏移電流ISO

偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時，在25℃，IP=0時的情況下，偏移電流已調(diào)至*小，但傳感器在離開生產(chǎn)線時，都會產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。

（2）. 線性度

參見圖4，線性度決定了傳感器輸出信號（副邊電流IS）與輸入信號（原邊電流IP）在測量范圍內(nèi)成正比的程度，ABB公司的電流傳感器線性度要優(yōu)于0.1%。

（3）. 溫度漂移

偏移電流ISO是在25℃時計(jì)算出來的，當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時，ISO會產(chǎn)生變化。因此，考慮偏移電流ISO的*變化是很重要的，這可以通過下式計(jì)算：

（4）

其中，CV（Catalogue value）是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值，例如：對CS2000BR型來說，CV為0.5×10-4/℃，*溫度Tmax為-40℃，額定輸出電流為400mA，則偏移電流的*變化為：

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