一种高精度闭环霍尔电流传感器电路的制作方法

一种高精度闭环霍尔电流传感器电路
1.技术领域：本发明涉及闭环霍尔电流传感器技术领域，具体是一种高精度闭环霍尔电流传感器电路。
2.

背景技术：
闭环霍尔电流传感器的发展在近十几年非常迅猛，广泛应用于汽车电子、工业控制、伺服电机、ups 电源、军事等领域。由于很多设备工作环境的不同，对电流检测技术也提出了更高的要求，既要满足在无干扰的环境下精确地检测出电流，也要能够在电磁干扰严重的环境下精确地检测出电流。一般对于静磁场干扰情况下，可采用半气隙方法，而无静磁干扰情况下，采用全气隙方法。
3.经过对现有论文检索，中国知网《闭环霍尔传感器设计与优化》，采用的是半气隙铁芯方法，也即气隙上半部分为正常气隙，下半部分仅断开铁芯，霍尔元件置于上半部分气隙内。虽然半气隙相对全气隙在静磁干扰环境下，抗干扰能力更强，但在无干扰存在时，半气隙铁芯由于等效铁芯高度的原因，漏磁会相对严重。
4.

技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决多工作环境下闭环霍尔电流电流检测精度的问题，提供的一种高精度闭环霍尔电流传感器电路。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精度闭环霍尔电流传感器电路，其特征在于：包括双路闭环式差分电流处理电路和静磁干扰判断电路；全气隙磁芯和半气隙磁芯中的有霍尔传感器分别连接一个闭环式差分电流处理电路；静磁干扰判断电路包括差分电路，差分电路的输入端分别连接全气隙磁芯相连的闭环式差分处理电路和半气隙磁芯相连的闭环式差分处理电路，差分电路一个输出端连接比较器，比较器输出端连接锁存器，锁存器输出端分别连接第一继电器线圈和第二继电器线圈，差分电路的另外两个输出端分别连接第一继电器触点开关和第二继电器触点开关；锁存器还连接按键及相连的伪线圈。
6.本发明的技术方案中，传感器采用双芯双霍尔敏感芯片，其中一芯采用半气隙方法，也即气隙上半部分为正常气隙，下半部分仅断开铁芯，霍尔元件置于上半部分气隙内；另一磁芯采用全气隙方法，也即整个气隙长度一致，霍尔元件置于气隙中间；另外再设置一条伪原边线圈，该线圈可产生一定电流。按下自检按键，可开启原边线圈电流，两路闭环式差分放大处理电路，分别放大全气隙和半气隙磁芯对应电流值。松开自检按键后，伪原边线圈电流被自动断开，同时锁存器锁住开启伪原边线圈电流时的数据，若此时全气隙电流与半气隙电流之间的差值大于无干扰情况下的电流差，说明当前工作环境存在静磁干扰，进行电流实测时，测得的电流为半气隙磁芯对应的电流；若此时全气隙电流与半气隙电流之间的差值不大于无干扰情况下的电流差，说明当前工作环境不存在静磁干扰，进行电流实测时，测得的电流为全气隙磁芯对应的电流。
7.本发明的有益效果是，能够自动判断工作环境有无静磁干扰，并自动获取对应工作模式下的实测电流，提高电流采集精度。
8.附图说明：图1是本发明的电气原理框图；图2是本发明的双磁芯示意图；图3是本发明的电路原理图。
9.具体实施方式：如图1所示，本发明提供一种高精度闭环霍尔电流传感器电路，包括双路闭环式差分电流处理电路和静磁干扰判断电路；双路闭环式差分电流处理电路包括设有霍尔传感器的全气隙磁芯和有霍尔传感器半气隙磁芯，全气隙磁芯和半气隙磁芯中的有霍尔传感器分别连接一个闭环式差分处理电路；静磁干扰判断电路包括差分电路，差分电路的输入端分别连接全气隙磁芯相连的闭环式差分处理电路和半气隙磁芯相连的闭环式差分处理电路，差分电路一个输出端连接比较器，比较器输出端连接锁存器，锁存器输出端分别连接第一继电器线圈和第二继电器线圈，差分电路的另外两个输出端分别连接第一继电器触点开关和第二继电器触点开关；锁存器还连接按键及相连的伪线圈。
10.如图2所示，本发明提供的双磁芯示意图，上部分为半气隙磁芯，下半部分为全气隙磁芯，一般对于静磁场干扰情况下，可采用半气隙方法，而无静磁干扰情况下，采用全气隙方法。
11.本发明具体电路如图3所示，更具体地来说：双路闭环式差分电流处理电路由运放n2、n4、三极管q1、q2、q3、q4、电阻r1、r2、r3、r4、r6、r7、r10、r12、r14、r15、r16、r17、r19、r20和电容c1、c2构成；运算放大器n2同相端接电阻r4和r3， r3另一端接三极管q1、q2的发射集，r4另一端接全气隙磁芯感应电流对应的电压vo1，c1与r3并联相接；运放n2反相端接电阻r7、r10，r7另一端接vref1，r10另一端接地；运放n2输出端接电阻r6，r6另一端接三极管q1与q2基集，q1集电极接电阻r1，r1另一端接地，q2集电极接电源vcc；运算放大器n4同相端接电阻r16、r17，r17另一端接三极管q3、q4的发射集，r16另一端接半气隙磁芯感应电流对应的电压vo2，c2与r17并联相接；运放n4反相端接电阻r12、r14，r14另一端接vref2，r12另一端接地；运放n2输出端接电阻r15，r15另一端接三极管q3与q4基集，q4集电极接电阻r19，r19另一端接地，q3集电极接电源vcc；静磁干扰判断电路由运算放大器n3（差分放大器）、比较器n1、锁存器n5、继电器y1、y2、按键s1、电阻r5、r8、r9、r11、r13、r18构成；运放n3同相端接电阻r8、r9，r9另一端接地，r8另一端接三极管q1、q2的发射集、电阻r2以及继电器y1的引脚2（常开触点），r2另一端接地；继电器y1引脚3（继电器线圈的一端）接电源vcc，继电器y1引脚1（常闭触点的另一端）接继电器y2的引脚1（常闭触点的另一端），继电器y1引脚4（线圈的另一端）接y2的引脚4（继电器线圈的对应另一端）及锁存器n5的引脚2（输出端），继电器y2引脚3（线圈的一端）接地，继电器y1和继电器y2的另外一个触点相连，即为检测电压v0；运放n3反相端接电阻r11、r13，r11另一端接运放n3输出端，r13另一端接三极管
q3、q4的发射集、电阻r20以及继电器y2的引脚2（常开触点的一端），r20另一端接地；继电器y2引脚3（线圈的一端）接地；运放n3输出端接比较器n1同相端，比较器n1反相端接参考电压vref2，比较器n1输出端接电阻r5及锁存器n5的引脚3，r5另一端接电源电压vcc；锁存器n5引脚20接电源vcc，锁存器n5引脚1接地，锁存器n5引脚10 接地，锁存器n5引脚11接电阻r18以及按键s1，r18另一端接地，s1另一端接电源vcc。
12.双路闭环式差分电流处理电路的上半部分用于采集全气隙磁芯电流，下半部分用于采集半气隙磁芯电流。
13.本发明的工作原理如下：当按下按键s1时，伪原边线圈被开通特定参考电流（图中文字标明伪原边线圈字样，即代表伪原边线圈，由vcc经按键s1与限流电阻r18连接到地构成，形成参考电流），双路闭环式差分电流处理电路会把该特定参考电流转换并通过采样电阻r2、r20转换为电压信号，再经过静磁干扰判断电路的差分运放n3进行处理，获取电流差，该电流差经过比较器n1与参考电压vref2对比，其中参考电压vref2为伪原边线圈参考电流在无静磁干扰下对应转换的电压值。若大于vref2，则说明当前工作环境存在静磁干扰，此时锁存器n5数据为1（高电平）。松开按键s1后，伪原边线圈电流被断开，锁存器n5数据仍为1，进而使继电器y1开路，y2闭合，然后进行电流实测，测得的电流为半气隙磁芯对应的电流；若不大于vref2，则说明当前工作环境不存在静磁干扰，此时锁存器n5数据为0（低电平）。松开按键s1后，伪原边线圈电流被断开，锁存器n5数据仍为0，进而使继电器y1闭合，y2断开，然后进行电流实测，测得的电流为全气隙磁芯对应的电流。