[发明专利]用于电流探头的输入旁路电路

说明书

技术领域

本发明一般涉及电流探头并且更具体而言涉及用于电流探头的输入旁路电路。

背景技术

连同示波器一起使用的电流探头应用了变压器技术以测量在导体中流动的电流。图1例示了用于测量下至DC的电流信号的电流探头10，该电流探头10具有带限定了孔径16的环形磁芯14的变压器12。优选地，环形磁芯14是磁芯的一侧相对于另侧可移动的分芯(split core)设计。这允许在不需要使载流导体18与电路断开的情况下使载流导体18穿过变压器12的孔径16。载流导体18穿过磁芯14中的孔径16并且作为变压器12的初级绕组。次级绕组20环绕磁芯14的一侧。为了允许电流探头10感测DC和低频电流信号，将霍尔(Hall)效应装置22置于磁芯14中以便磁芯中的磁通量基本上与霍尔效应装置22垂直。将偏压源24施加到霍尔装置22并且由磁芯14中的通量引起的霍尔效应产生的结果电压被耦合到差分放大器26的输入。将差分放大器26的单端输出通过开关28耦合到功率放大器30。还将开关28耦合以接收被选择性地施加到变压器12的消磁信号。功率放大器30产生与霍尔效应装置22产生的电压成比例的电流输出。将功率放大器30耦合到次级绕组20的一侧，将绕组的另侧耦合到变压器端接电阻器32和电压放大器34。

在载流导体18中流动的电流感生链接到磁芯14和次级绕组20的磁通量。由DC到低频电流信号引起的磁通量在磁芯14中被耦合到霍尔效应装置22。霍尔效应装置22产生耦合到差分放大器26的输入的差分电压。差分放大器26的输出通过开关28耦合到功率放大器30。功率放大器30产生耦合到变压器12的次级绕组20的电流输出。功率放大器施加的电流处在使由载流导体18中的DC到低频电流信号引起的磁芯14中通量趋零(null)的方向。更高频率电流信号感生次级绕组中的电流，该电流产生与由在载流导体18中流动的电流产生的磁通量相反的磁通量。通过将电压输入提供给放大器34的变压器端接电阻32对DC到低频电流信号的功率放大器30产生的电流和以更高电流频率信号感生进入次级绕组20的电流求和。放大器34的电压输出是对磁芯通量的AC和DC分量的测量。美国专利3,525,041、5,477,135和5,493,211描述了以上电流探头10的概念。

对于用户来说为了使上述电流探头消磁，需要将载流导体18从电流探头10去除，否则消磁信号将感生进入载流导体18的可损坏被测装置中电路的电流。此外，如果使变压器12的磁芯14饱和的足够高电流在载流导体18中流动，用户需要从电流探头10上除去载流导体18。

在电流探头中所需要的是一种电路，当对电流探头消磁时或者当存在使变压器的磁芯饱和的电流时该电路允许用户使电流探头保持附着在载流导体上。此外，电流探头电路应当允许用户能够在不从载流导体除去电流探头的情况下设置电流探头的偏置(offset)电压。

发明内容

因此，采用电流探头的输入旁路电路来满足以上需要。电流探头具有耦合到电流感测电路用于从被测装置接收电流信号的输入，其中输入旁路电路具有在电流探头输入和电流感测电路之间耦合的切换电路。开关控制耦合到切换电路，用于使电流探头输入与电流感测电路选择性地耦合和解耦以便电流信号在被测装置中连续流动。

第一和第二开关中的每一个具有耦合到电流探头输入之一的公共端、耦合到电流感测电路的第一端和耦合到其他电流探头输入的第二端。当第一和第二开关的公共开关端被耦合到第一和第二开关的第一端时第一和第二开关将电流信号耦合到电流感测电路。当第一和第二开关的公共开关端被耦合到第一和第二开关的第二端时第一和第二开关在电流探头输入之间耦合电流信号。

可以用磁闩继电器(magnetic-latch relay)或机械开关来实现输入旁路电路的第一和第二开关。当开关是磁闩继电器时，开关控制具有产生信号给控制器的至少第一激活开关，以便启动耦合到串行到并行I/O扩展器的产生命令信号的产生。该串行到并行I/O扩展器产生并行输出数据以便使电流探头输入与电流感测电路选择性地耦合和解耦，其中命令信号之一使第一和第二开关之一相对于另一个延迟。开关控制还可具有产生信号给控制器的第二激活开关，用于启动耦合到串行到并行I/O扩展器的命令信号的产生。该串行到并行I/O扩展器产生并行输出数据，用于使得电流探头输入与电流感测电路选择性地解耦，其中命令信号之一使第一和第二开关之一相对于另一个延迟并且另一命令信号将消磁信号耦合到电流感测电路。