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六雄爭(zhēng)霸各有一招!對(duì)比6種電流測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)


時(shí)間:2018-01-03 作者:儀商網(wǎng)
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圖2,電流互感器損耗的組成

羅氏線圈

羅氏線圈(圖3)類似于電流互感器,會(huì)在次級(jí)線圈內(nèi)會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電壓,電壓大小與流經(jīng)隔離電感器的電流程正比。特殊之處在于,羅氏線圈采用的是氣芯設(shè)計(jì),這一點(diǎn)與依賴層壓鋼等高磁導(dǎo)率鐵芯和次級(jí)繞組磁耦合的電流互感器完全不同。氣芯設(shè)計(jì)的電感較小,有更快的信號(hào)響應(yīng)和非常線性的信號(hào)電壓。由于采用了這種設(shè)計(jì),羅氏線圈經(jīng)常被用在像手持電表這樣的已有接線上,臨時(shí)性地測(cè)量電流,可以認(rèn)為是電流互感器的低成本替代方案。



圖3

霍爾效應(yīng)

當(dāng)一個(gè)帶電流的導(dǎo)體被放進(jìn)磁場(chǎng)里時(shí)(圖4),在垂直于磁場(chǎng)和電流流動(dòng)方向上會(huì)產(chǎn)生電位差。這個(gè)電位與電流大小成正比。在沒有磁場(chǎng)和電流流過時(shí),就沒有電位差。但如圖5所示,當(dāng)有磁場(chǎng)和電流流過時(shí),電荷與磁場(chǎng)相互作用,引起電流分布發(fā)生變化,這樣就產(chǎn)生了霍爾電壓。
霍爾效應(yīng)元件的優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)量大電流,而且功率耗散小。然而,這種方法也有不少缺點(diǎn),限制其使用,例如要對(duì)非線性的溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償;帶寬有限;對(duì)小量程的電流進(jìn)行測(cè)量時(shí),要求使用大偏置電壓,這會(huì)引起誤差;易受外部磁場(chǎng)的影響;對(duì)ESD敏感;成本高。




圖4,霍爾效應(yīng)原理,無磁場(chǎng)



圖5,霍爾效應(yīng)原理,有磁場(chǎng)

晶體管

RDS(ON) -漏極到源極的導(dǎo)通電阻

由于晶體管對(duì)電路設(shè)計(jì)來說是標(biāo)準(zhǔn)的控制器件,不需要電阻或消耗能量的器件來提供控制信號(hào),因此晶體管被認(rèn)為是沒有能量損失的過流探測(cè)方法。晶體管數(shù)據(jù)表給出了漏極到源極的導(dǎo)通電阻(RDS(ON)),功率MOSFET的典型電阻一般在毫歐范圍內(nèi)。這個(gè)電阻由幾部分組成,首先是連到半導(dǎo)體裸晶的引線(圖6),這部分電阻影響了很多溝道特性?;谶@個(gè)資料,流經(jīng)MOSFET的電流可以用公式 ILoad = VRDS(ON) / RDS(ON)計(jì)算得出。

由于界面區(qū)域電阻的微小變化和TCR效應(yīng),RDS(ON)的每個(gè)組成部分都會(huì)造成測(cè)量誤差。通過測(cè)量溫度,及用由溫度引起的電阻預(yù)期變化來修正被測(cè)電壓,可以對(duì)TCR效應(yīng)部分地加以補(bǔ)償。很多時(shí)候,MOSFET的TCR會(huì)高達(dá)4000ppm/℃,相當(dāng)于溫度上升100℃,電阻的變化達(dá)到40%。通常來說,這種測(cè)量方法的信號(hào)精度大約為10%~20%。從應(yīng)用對(duì)精度的要求來看,對(duì)于提供過壓保護(hù)來說,這個(gè)精度范圍是可以接受的。


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