跟蹤直流大電流的低成本電流監控器

　為了測量過(guò)載檢測和保護時(shí)的直流大電流，設計者經(jīng)常采用電流并聯(lián)電阻器或環(huán)形磁芯，以及霍爾效應磁場(chǎng)傳感器。這些方法都有缺點(diǎn)。例如，用一個(gè)10mΩ電阻器測量20A電流會(huì )白白耗散掉4W功率?；魻栃獋鞲衅骺蓪?shí)現精確測量，幾乎不浪費一點(diǎn)能量，但對于簡(jiǎn)單的電流監控應用來(lái)說(shuō)成本較高。

　　本設計實(shí)例描述一種廉價(jià)的低功耗電流測量電路，它可用于中等精度的測量。DC/DC轉換器輸入線(xiàn)上的濾波器電感可以一物兩用，作為測量電路的一個(gè)電流傳感器。一個(gè)代表性的鐵氧體磁芯的導磁率會(huì )隨著(zhù)磁芯接近飽和而減?。▓D 1）。曲線(xiàn)形狀和數值依賴(lài)于磁芯材料的特性，以及磁芯是否有氣隙。

　　磁芯的導磁率取決于鐵氧體材料的磁通量大小，也就是取決于流經(jīng)磁芯繞組的電流量。本電路采用一個(gè)簡(jiǎn)單的 LC 振蕩器來(lái)測量磁芯的導磁率。初級繞組是在磁芯上繞一匝或多匝，它承擔測量電流。磁芯上的多匝次級繞組構成一個(gè)電感器 L，它確定了振蕩器的諧振頻率。

　　理論上說(shuō)，任何 LC 振蕩器電路都可用于此應用，但實(shí)際使用時(shí)，電流測量繞組表現為低阻抗，這會(huì )增加 LC振蕩電路的阻尼，在某些振蕩器電路中造成起振和穩定的問(wèn)題。在各種已測試的振蕩器電路中，圖 2 的設計能提供最佳性能。影響磁芯導磁率的有許多因素，從而影響到電路的頻率穩定性，并限制它對電流過(guò)載檢測和低精度電流測量的應用。

　　圖3為三家供應商提供相同尺寸與相同次級匝數鐵氧體磁芯的電路輸出頻率與電流特性之間關(guān)系。為獲得最佳線(xiàn)性度，應使用低磁滯的磁芯材料。幾乎任何尺寸和材料的磁芯都可用于電路，但需要對振蕩器回路和初級繞組的匝數作優(yōu)化。當加在磁芯上的電流在達到過(guò)載值以前就產(chǎn)生飽和時(shí)，如果磁芯有氣隙則會(huì )增加氣隙。采用閉環(huán)結構的電路可以改善性能和獲得線(xiàn)性的測量（參考文獻 1）。

參考文獻
1. Nell, Susanne, “Improved current monitor delivers proportional-voltage output,” EDN, Jan 19, 2006, pg 84.