[发明专利]一种基于隧穿磁阻的电流传感器

说明书

本发明涉及一种基于隧穿磁阻的电流传感器，属于电力系统电流测量技术领域，包括开口磁环、隧穿磁阻传感芯片和信号调理电路，设置在开口磁环的气隙处的隧穿磁阻传感芯片与信号调理电路电连接，还包括输出电路，所述输出电路包括反馈线圈和采样电阻，所述反馈线圈绕制在开口磁环上，所述反馈线圈的其中一端连接所述信号调理电路的输出端，由信号调理电路的输出为反馈线圈供电，所述反馈线圈的另一端通过采样电阻接地，以采样电阻两端的电压作为电流传感器的输出，解决现有技术中的传感器对微弱电流测量精度低、效果差的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于隧穿磁阻的电流传感器，属于电力系统电流测量技术领域。

背景技术

隧穿磁阻效应传感芯片具有灵敏度高、噪声水平低的特点，在磁场和电流测量方面具有突出优势，然而目前对μA级的微弱电流传感器主要应用在集成电路电流测量中，一般将电流线集成到巨磁阻传感器件内部，或者将电流线印制在电路板上并紧贴隧穿磁阻传感器件，采用侵入式的测量方式。但是上述这几种测量方式存在测量不方便、设置方式复杂的问题，并不能兼容各种各样的测试场景。

为了解决上述存在的问题，现有技术中基于隧穿磁阻效应提出用于泄漏电流测量的非接触式电流传感器，使用的便捷性较高，适应了电力系统的使用环境。例如，申请公布号为CN 106018939 A、发明名称为“一种基于隧穿磁阻的大量程暂态电流传感器”的中国专利申请，公开了采用开口磁环，以及设置在开口处的隧穿磁阻传感芯片对穿过开口磁环中心处的载流导线中的电流进行测量。但是，该技术方案主要目的是实现大量程，以对较大的电流进行测量，但是利用该种传感器对于百μA级微弱电流进行测量，则会导致测量精度低、效果差的问题。

因此，为了解决上述缺陷，亟需一种适用于多种场景的、能够对微弱电流进行测量的传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于隧穿磁阻的电流传感器，以解决现有技术中的传感器对微弱电流测量精度低、效果差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：本发明提供了一种基于隧穿磁阻的电流传感器，包括开口磁环、隧穿磁阻传感芯片和信号调理电路，设置在开口磁环的气隙处的隧穿磁阻传感芯片与信号调理电路电连接，还包括输出电路，所述输出电路包括反馈线圈和采样电阻，所述反馈线圈绕制在开口磁环上，所述反馈线圈的其中一端连接所述信号调理电路的输出端，由信号调理电路的输出为反馈线圈供电，所述反馈线圈的另一端通过采样电阻接地，以采样电阻两端的电压作为电流传感器的输出。

本发明通过绕制在开口磁环上的反馈线圈，通过信号调理电路为该反馈线圈供电以提供反馈电流，从而在对穿过开口磁环的载流导线中的电流进行测量时，载流导线中即使流过微弱的电流，通过载流导线中的电流与反馈线圈中的电流的共同作用，在磁环上产生更大的磁场，使开口磁环气隙处的磁场强度增大，从而隧穿磁阻传感芯片能够有效测量，有效提高了对微弱电流测量的精确性和可靠性。

进一步的，所述信号调理电路包括仪表放大电路和调零电路，所述仪表放大电路的输入端连接所述隧穿磁阻传感芯片的信号输出端，所述仪表放大电路的输出端连接所述调零电路的输入端，所述调零电路的输出端连接所述反馈线圈的其中一端，所述反馈线圈的另一端通过采样电阻接地，以采样电阻两端的电压作为电流传感器的输出。

进一步的，所述调零电路采用运算放大器。

进一步的，所述电流传感器还包括电源电路，用于为所述电流传感器提供工作电源。

进一步的，所述电源电路包括±5V电源模块和±2.5V电源模块，所述±5V电源模块为仪表放大电路和调零电路提供工作电源，所述±2.5V电源模块为隧穿磁阻传感芯片提供工作电源并为调零电路提供参考电位。

附图说明

图1是本发明实施例中的开口磁环结构示意图；

图2是本发明实施例中的隧穿磁阻传感芯片引脚图；