一种新型闭环式双铁芯霍尔电流传感器的建模与实现.pdf

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1、68传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第ll期?＼≯){)设计与制造(1＼一种新型闭环式双铁芯霍尔电流传感器的建模与实现程兴国，但强，孙珍军，叶波，邓超，刘胜(1．华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室微系统研究中心，湖北武汉430074；2．湖北文理学院物电学院，湖北襄阳441053)摘要：提出一种新型的闭环式双铁芯霍尔电流传感器模型。选用的双铁芯，一个是带有放置霍尔器件的缝隙的、用于直流电流传感器的铁芯，另一个则是用于交流电流传感器的无缝隙铁芯。这2种铁芯的结构和材料借助于理论分析

2、和仿真计算来确定。实验结果表明：这种新型的双铁芯电流传感器不仅能消除闭环霍尔电流传感器的频率特性中的台阶现象，并且还能保持较好的精度和线性度。关键词：闭环式电流传感器；双铁芯；频率特性；三维空间磁场仿真中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)11-0068--03Modelingandimplementation0fanovelclosed-loopHan．●'’●球currentSensoruSln2dUallr0n-C0reCHENGXing-guo，DANQiang，SUNZhen—jun，YEBo，DENGChao，LIUSheng(

3、1．InstituteforMicrosystems，StateKeyLaboratoryforDI西talManufacturingEquipment&Technology，SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China；2．CollegeofPhysicsandElectronicEngineering，HubeiUniversityofArtsandScience，Xiangyang441053，China)Abstract：A

4、~ovelclosed—loopdualiron—corecurrentsensorispresented．Twotypecoresstructuresarechosen，oneisaDCcurrentsensorcorewithagapforHallchip，andanotherisACcurentsensorseamlesscore．Thestructureandmaterialofthedualiron—corearedeterminedbymeansoftheoreticalanalysisandsimulationcalcutation．Experimentalresul

5、tsshowthatthenewtypedualiron—corecurentsensorcannotonlyeliminatethestepsphenomenoninthefrequencycharacteristicofclosed—loopHallcurentsensor，butalsokeepgoodprecisionandlinearity．Keywords：closed—loopcurentsensor；dualiron—core；frequencycharacteristic；simulationofthree-dimensionspaceelectromagneti

6、cfield0引言除传感器频率特性中的台阶问题，但是这种双铁芯具体的霍尔电流传感器是一种常用的电流测量装置，它采用材料和尺寸未见报道。本文借助于理论分析和仿真计算的霍尔元件作为传感单元，通过被测电流产生的磁场的大小结果来确定双铁芯的具体结构与尺寸，同时对样品进行实来实现对电流的测量。从传感原理上可将霍尔电流传验测试，实验结果与仿真计算能很好地相符。感器分为开环型霍尔电流传感器和闭环型霍尔电流传感1双铁芯传感器的结构设计器。开环型霍尔电流传感器简单，闭环型霍尔电流传感器为了有效地消除闭环型霍尔电流传感器频率特性中的精度较高。台阶现象(如图1所示)，所选用的双铁芯结构的具体结构闭环型霍

7、尔电流传感器在其频率特性中会出现台阶现参数和材料必须合适。象，这是因为在闭环霍尔电流传感器中，为了将霍尔器1．1材料选择件插入铁芯的开口气隙中，气隙的存在使得变换损耗增加。软磁性材料是电子工业中变压器、电机和传感器等电低频下的变换损耗，因为伺服而被抵消掉；在高频下，由于磁设备不可缺少的材料。常用的软磁性材料有硅钢片、坡反馈线圈的电感，J增高，使得反馈线圈中没有电流流动，从莫合金和铁氧体。而变得无法伺服。文献[4]提出一种双铁芯方案，可以消坡莫合金又叫铁镍合金，它在弱磁