電流探頭分很多種,當(dāng)然那種只能測交流(嚴(yán)格點:中高頻電流)的探頭,應(yīng)該都是交流互感器的原理,這樣的探頭結(jié)構(gòu)簡單,當(dāng)然性能也一般,但較為實惠。
如果要測量電流中的直流(嚴(yán)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))。那么霍爾元件是怎么發(fā)揮作用的呢?其實霍爾元件檢測直流有兩種方案:
1、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(qiáng)度和電流強(qiáng)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(yán)格點:offset偏移誤差消除不了,只能定期做0點校準(zhǔn))。
注意運放驅(qū)動的是圖騰柱擴(kuò)流電路,擴(kuò)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(kuò)流器,擴(kuò)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。圖上面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,低當(dāng)然是DC直流,高(-3dB點)也就是200kHz,常見的是100kHz。
2、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(rèn)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(fù)責(zé)把高低頻檢測電路有機(jī)地結(jié)合起來。