[发明专利]一种全数字磁通门型电流传感器及其噪声抑制方法

权利要求书

1.一种全数字磁通门型电流传感器，其特征在于，包括：绕组结构和处理电路，

绕组结构包括：位于磁芯(16)原边的直流绕组(11)和反馈绕组(15)，以及位于磁芯(16)副边的两个激磁绕组(12)、两个补偿绕组(13)和交流绕组(14)，两个激磁绕组(12)的匝数相等、且绕制方向相反，反馈绕组(15)串联有采样电阻(17)；

处理电路包括：激磁单元、相敏解调单元和电流补偿单元，

激磁单元用于产生高频方波信号、进而驱动两个激磁绕组(12)产生激磁磁场，

相敏解调单元用于采集两个激磁绕组(12)和交流绕组(14)的电压值，然后对采集到的电压值进行积分获得反馈电压值，并将该反馈电压值转换为模拟量加载到反馈绕组(15)上，

电流补偿单元用于分别对两个补偿绕组(13)进行高频噪声补偿和低频噪声补偿。

2.根据权利要求1所述的一种全数字磁通门型电流传感器，其特征在于，激磁单元包括开关功率放大模块和数字芯片内部的激磁模块，激磁模块包括方波发生器和PWM输出子模块，

方波发生器的高频方波信号输出端连接PWM输出子模块的高频方波信号输入端，PWM输出子模块的脉宽调制信号输出端连接开关功率放大模块的脉宽调制信号输入端，开关功率放大模块的放大信号输出至两个激磁绕组(12)，使得两个激磁绕组(12)产生激磁磁场。

3.根据权利要求1所述的一种全数字磁通门型电流传感器，其特征在于，相敏解调单元包括：两个模数转换模块、数模转换模块、线性功率放大模块、以及数字芯片内的低通滤波模块、二次谐波提取模块和补偿模块，

一个模数转换模块用于将两个激磁绕组(12)的直流电压模拟量转换为数字的直流电压值、并发送给低通滤波模块，二次谐波提取模块提取滤波后的直流电压值的谐波分量并发送给补偿模块；

另一个模数转换模块用于将交流绕组(14)的交流电压模拟量转换为数字的交流电压值、并发送给补偿模块；

补偿模块根据下式对采集到的两种电压值进行积分，获得反馈电压值u_total：

u_total＝∫(u_ac+u_dc)dt

u_ac为交流电压值的谐波分量，u_dc为直流电压值；

数模转换模块用于将反馈电压值转换为模拟量并发送至线性功率放大模块，线性功率放大模块的放大信号输出至反馈绕组(15)上。

4.根据权利要求3所述的一种全数字磁通门型电流传感器，其特征在于，模数转换模块和数模转换模块均为精度在16位以上的转换器。

5.根据权利要求3所述的一种全数字磁通门型电流传感器，其特征在于，电流补偿单元包括：两个功率放大模块以及数字芯片内的偏差消磁模块、低频噪声补偿模块和高频噪声补偿模块，

偏差消磁模块用于消除磁芯(16)的固有偏差；

低频噪声补偿模块根据外部环境磁干扰获得低频噪声补偿电压值、并转换为低频噪声补偿电压模拟信号，再通过一个功率放大模块将低频噪声补偿电压模拟信号输出至一个补偿绕组(13)上；

高频噪声补偿模块根据反馈电压值获得高频噪声补偿电压值、并转换为高频噪声补偿电压模拟信号，再通过另一个功率放大模块将高频噪声补偿电压模拟信号输出至另一个补偿绕组(13)上。

6.根据权利要求5所述的一种全数字磁通门型电流传感器，其特征在于，利用下式根据外部环境磁干扰B_m获得低频噪声补偿电压值ΔU_L：

其中，ΔB为外部扰动磁场，ω_l为扰动的角频率，t为时间，k_L为补偿的比例系数。