[发明专利]闭环式交直流电流传感器

说明书

闭环式交直流电流传感器，包括：磁传感芯片以及平面线圈；所述磁传感芯片设置于所述平面线圈的中心，所述磁传感芯片的感磁方向和所述平面天线所在平面相垂直。本发明采用平面线圈替代了传统电流传感器中绕制在铁芯上的二次线圈进行负反馈，而且无需使用铁芯作为聚磁材料，可以在很大程度上减少传感器的成本，以及尺寸和重量，平面线圈以及磁传感芯片的使用可以实现电流传感器的微型、轻量化设计，具有便于安装、价格低廉的优点。

技术领域

本发明属于电流测量技术领域，具体涉及一种闭环式交直流电流传感器。

背景技术

闭环式电流传感器由于具有较高的测量精度和使用可靠性，在交直流电流测量领域被广泛使用。闭环式电流传感器的反馈补偿方式主要有磁调制式和磁传感芯片式，结构都是使用铁芯(聚磁材料)对被测量进行聚磁，通过电子线路或者霍尔芯片对铁芯内的磁场进行调制和解调，然后经后级的信号处理单元进行处理后，再通过绕制在铁芯上的反馈线圈完成负反馈，从而达到高精度的测量。传统的闭环式电流传感器中使用铁芯作为聚磁材料，并在铁芯外围绕制漆包线作为反馈线圈，铁芯和漆包线的成本较高，一般情况下可以占整个传感器成本的1/2～2/3，因此传感器成本也较高，而且铁芯和漆包线尺寸和重量都比较大，无法实现电流传感器的小型轻量化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、体积小、质量轻的闭环式交直流电流传感器。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

闭环式交直流电流传感器，包括：磁传感芯片以及平面线圈；所述磁传感芯片设置于所述平面线圈的中心，所述磁传感芯片的感磁方向和所述平面天线所在平面相垂直。

进一步的，所述平面线圈为平面PCB线圈，其包括电路板，所述平面线圈设置于所述电路板上，所述电路板上设置有芯片安装槽，所述芯片安装槽位于所述平面天线的中心，所述磁传感芯片设置于芯片安装槽内。

进一步的，所述平面线圈为单臂螺旋结构。

进一步的，所述磁传感芯片的中心线位于所述平面线圈所在平面上。

进一步的，所述磁传感芯片为TMR芯片。

进一步的，还包括信号处理单元，所述信号处理单元包括信号采集电路、信号处理电路、反馈电路和输出电路；所述信号采集电路的输入端与所述磁传感芯片的输出端相连，所述信号处理电路的输入端与所述信号采集电路的输出端相连，所述反馈电路的输入端与所述信号处理电路的输出端相连，所述反馈处理电路的输出端与所述平面线圈的输入端相连，所述平面线圈的输出端与所述输出电路的输入端相连。

进一步的，所述信号采集电路包括第一运算放大器，所述磁传感芯片的输出端口的第一引脚与所述第一运算放大器的反相输入端相连，第二引脚与所述第一运算放大器的同相输入端相连，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端相连，同相输入端接地，输出端与所述信号处理电路的输入端相连。

进一步的，所述信号处理电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与所述信号采集电路的输出端相连，反相输入端接地并同时与所述第二运算放大器的输出端相连，输出端与所述反馈电路的输入端相连。

进一步的，所述反馈电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的反相输入端与所述信号处理电路的输出端相连、并与所述第三运算放大器的输出端相连，同相输入端接地，输出端与所述平面线圈的输入端相连。

更进一步的，所述第三运算放大器的反相输入端经反馈电阻及电容与所述第三运算放大器的输出端相连。

进一步的，所述输出电路包括二次电阻，所述二次电阻的一端与所述平面线圈的输出端相连，另一端接地。