電流傳感器是在電氣絕緣的狀態(tài)下，利用電流所產(chǎn)生的磁場來檢測電流值的一種介于高、低電壓之間的界面器件。

如圖 1 所示， 當原邊導體中存在電流 Ip時，在導體的周圍就會產(chǎn)生一個環(huán)繞導體的、與電流成比例的磁場。用磁傳感器檢測該磁場強度后，生成與電流成線性關系的電信號輸出 Vout ——這就是最基本的開環(huán)式電流傳感器，也被稱為直測式電流傳感。當被測磁場信號較弱，或為了抑制干擾磁場時，可以采用軟磁材料來聚集被測磁場，并將磁傳感器探入到軟磁材料內(nèi)部以增強信號強度。

為了縮短電流傳感器的響應時間隧道磁電阻傳感器，改善線性誤差，精確測量匝數(shù)為 Np的原邊電流 Ip，如圖所示隧道磁電阻傳感器， 我們可用副邊電路產(chǎn)生一電流 Is 并流經(jīng)匝數(shù)為 Ns 的副邊線圈來生成一個副邊磁場，當該副邊磁場在磁傳感起部分與原生成磁場的原、副邊電流的安匝數(shù) Ip* Np與 Is* Ns相等。邊磁場大小相等、方向相反時，磁場達到平衡狀態(tài)，而根據(jù)副邊電流 Is和原、副邊匝數(shù)比 Np:Ns，就可計算出原邊電流值---這就是閉環(huán)式電流傳感器，也被稱為磁平衡式或磁補償式電流傳感器。

無論開環(huán)式還是閉環(huán)式電流傳感器，磁傳感器都是其中的關鍵器件，對傳感器性能優(yōu)劣起著至關重要的作用。目前市場上的電流傳感器主要是采用傳統(tǒng)的霍爾器件，由于半導體材質自身原因，霍爾器件的溫度漂移量較大，一致性差， 尤其在低溫區(qū)變化劇烈， 難以進行統(tǒng)一校準。動態(tài)失調(diào)消除技術的采用可部分改善霍爾器件的溫度漂移，但在電路中疊加了高頻噪聲干擾，造成電流傳感器的輸出信號失真，影響整機性能。隧道磁電阻(TMR)器件是繼霍爾器件、各向異性磁電阻 AMR 和巨磁電阻 GMR 之后的新一代磁敏器件，具有低功耗、低溫漂及高靈敏度的特點。在電流傳感器中，采用 TMR 替代霍爾器件，可顯著改善電流傳感器的靈敏度和溫度特性。

基于 TMR 的優(yōu)異性能， 閉環(huán)電流傳感器可顯著改善其溫度漂移量。 替代后，無需任何溫度補償，電流傳感器在-40~85C 的溫度范圍內(nèi)的溫度漂移總量即可由原來的 1～2%降至 0.1～0.2%。 在使用溫度寬泛的場所如變頻器、伺服器、電動車輛等應用時， TMR 閉環(huán)電流傳感器可確保在任何地區(qū)、任何季節(jié)的電流測量的精準度；特別是在風能、太陽能等新能源行業(yè)中，電流傳感器的溫度漂移可直接導致逆變器輸出電能中的直流成分的增加，不僅造成能源浪費，直流成分還會消耗在變壓器

繞組中，造成變壓器過熱。電流傳感器溫度漂移的改善，將會給能源行業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益和必要的安全性。TMR線性傳感器采用 SSIP-4 封裝， 在垂直方向測量磁場， 與通行的霍爾器件完全兼容。對閉環(huán)電流傳感器來說，電流傳感器廠家只需改變一下磁傳感器的偏置電阻值，無需更改 PCB 設計和產(chǎn)品結構既可直接替代霍爾器件。

TMR磁傳感器也可以進行平面方向測量磁場，配合使用縱向氣隙磁芯。 擺脫了斷面氣隙漏磁所帶來的困擾，大大提升了磁芯的聚磁能力，使電流傳感器的分辨率低至毫安量級，并有效遏制外來干擾。較之磁通門閉環(huán)電流傳感器， TMR 閉環(huán)電流傳感器結構簡單， 抗干擾能力強，分辨率高。產(chǎn)品響應時間快，測量頻帶寬。

上圖為閉環(huán)電流傳感器的典型電路，其中原有的霍爾器件 H1 可以直接用 TMR 替代。通過調(diào)整偏置電阻 R1和 R2，使 H1 的 1、 3 引腳間電壓為 1 伏左右。例如：當電源電壓為+/-15V， TMR 輸入電阻為 6k 歐姆時，若 1、3 引腳間電壓為 1V，則 H1 輸入電流 Id=1V/6k=0.17mA，偏置電阻 R1 及 R2=(15-0.5)/0.17=85.3KΩ。RA和 RB為上下對稱結構，用于調(diào)整傳感器的失調(diào)值，建議采用相同系列電阻，以降低調(diào)整電阻與磁傳感器之間的溫度系數(shù)差異所帶來的額外誤差。

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文章由啟和科技編輯