近年來,工程師在設(shè)計和其他電池供電的設(shè)備時通常都需要進行更靈敏的電流測量,以確保設(shè)備的電流消耗在可接受的范圍之內(nèi)。電流的測量過程非常麻煩,因為您不得不中斷電路并將測量儀器與電路串聯(lián)起來。使用鉗式電流探頭和示波器可以輕松實施電流測量,并且不必破壞電路。但是對于毫安級或更小的電流,其測量難度大大增加。而使用
示波器電流探頭就沒這么多的麻煩了。
如果要使用示波器電流探頭測量電流中的直流(嚴格點:超低頻)成分,則必須對靜磁場做出反應(yīng),互感器顯然是不行的,必須使用霍爾元件(其實還有一種磁通門技術(shù))。霍爾元件在此處不再科普,不懂可以百度,這里主要說說霍爾元件是怎么發(fā)揮作用的。霍爾元件檢測直流有兩種方案,
原邊電流激勵出磁場被霍爾元件檢測到,然后根據(jù)磁感應(yīng)強度和電流強度成正比,推算出原邊電流,但是這種方案受霍爾元件線性度限制,精度較差。
二是只把霍爾元件當(dāng)作檢測磁場有無的工具,這樣就擺脫了霍爾元件輸出精度對測量精度的影響(嚴格點:offset偏移誤差消除不了,只能定期做0點校準),
注意運放驅(qū)動的是圖騰柱擴流電路,擴流電路又去驅(qū)動副邊線圈。根據(jù)運放特性很容易知道,只要霍爾元件輸出不為零(磁環(huán)中有磁場),運放就會驅(qū)動擴流器,擴流器給副邊線圈電流,然后原邊電流和副邊電流激勵出的磁場大小相等,方向相反,于是霍爾元件輸出為零。當(dāng)然線圈方向不要搞錯了,否則變成此閉環(huán)變成正反饋,那就失控了。把副邊電流接了個電阻,是為了把電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號。
這兩種方案適用于中低頻電流檢測,精度上方案二較好,頻響上無明顯差異,zui低當(dāng)然是DC直流,zui高(-3dB點)也就是200kHz,常見的是100kHz。商品化的電流探頭一般可以做到DC-50MHz,霍爾元件電流傳感器不可能有這么高的頻響,我認為這種探頭是霍爾和互感器的結(jié)合,即低頻段由霍爾檢測,高頻段互感器檢測(類似音響的高中低音喇叭)。這種探頭都是有源的,一方面是霍爾需要電源,另一方面是可能有濾波器和模擬運算電路負責(zé)把高低頻檢測電路有機地結(jié)合起來。