近年來,工程師在設(shè)計(jì)和其他電池供電的設(shè)備時(shí)通常都需要進(jìn)行更靈敏的電流測(cè)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(cè)量過程非常麻煩,因?yàn)槟坏貌恢袛嚯娐凡y(cè)量?jī)x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(shí)施電流測(cè)量,并且不必破壞電路。但是對(duì)于毫安級(jí)或更小的電流,其測(cè)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(cè)量電流中的直流(嚴(yán)格點(diǎn):超低頻)成分,則必須對(duì)靜磁場(chǎng)做出反應(yīng),互感器顯然是不行的,必須使用霍爾元件(其實(shí)還有一種磁通門技術(shù))?;魻栐诖颂幉辉倏破眨欢梢园俣?,這里主要說說霍爾元件是怎么發(fā)揮作用的?;魻栐z測(cè)直流有兩種方案,
原邊電流激勵(lì)出磁場(chǎng)被霍爾元件檢測(cè)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(cè)磁場(chǎng)有無的工具,這樣就擺脫了霍爾元件輸出精度對(duì)測(cè)量精度的影響(嚴(yán)格點(diǎn):offset偏移誤差消除不了,只能定期做0點(diǎn)校準(zhǔn)),
注意運(yùn)放驅(qū)動(dòng)的是圖騰柱擴(kuò)流電路,擴(kuò)流電路又去驅(qū)動(dòng)副邊線圈。根據(jù)運(yùn)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(chǎng)),運(yùn)放就會(huì)驅(qū)動(dòng)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(lì)出的磁場(chǎng)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(cuò)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(gè)電阻,是為了把電流信號(hào)轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)。
這兩種方案適用于中低頻電流檢測(cè),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(diǎn))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(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(cè),高頻段互感器檢測(cè)(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(yùn)算電路負(fù)責(zé)把高低頻檢測(cè)電路有機(jī)地結(jié)合起來。