電流檢測的一般方式

電流檢測的一般方式

　　電流檢測常用的方式為電阻直接取樣、利用霍爾元件(LEM)取樣和利用電流互感器取樣。

　　用電阻取樣易于實(shí)現(xiàn)，電路設(shè)計(jì)簡單，但損耗大，檢測信號易受干擾，適用于小功率轉(zhuǎn)換電路，電路如圖1所示，其中R1為電流檢測電阻。以源端平均電流1A為例，常用的電流控制型PWM控制器UC1845的電流保護(hù)檢測電壓為1V，這樣需要的電阻為1Ω，功耗為1W，按照航天器元器件降額要求(GJB/Z 35-93《元器件降額準(zhǔn)則》)，至少選用2W的電阻。而一個(gè)2W電阻的封裝對于模塊電源來說體積較大。

　　用霍爾元件雖然檢測精度較高，但成本、體積常常對于模塊電源來說還是無法接受。

　　一般電流互感器的特性介于電阻和霍爾元件之間，是用得最多的一種電流檢測方法。DC-DC轉(zhuǎn)換器中常用的是脈沖直流互感器，其原理如圖2所示，工作方式為單向磁化，類似正激轉(zhuǎn)換器。當(dāng)初級電流流通時(shí)，磁芯中磁場逐漸增大;當(dāng)初級電流不再增加時(shí)，次級感應(yīng)電勢將二極管擊穿，使磁芯復(fù)位到剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br。

　　通常初級線圈為1匝，次級匝數(shù)很多，這樣可以減小次級反射到初級的阻抗，以減小對初級的影響。

　　如果不考慮線圈電阻，則次級感應(yīng)電壓可以近似為電壓源，脈沖直流互感器的設(shè)計(jì)依據(jù)公式(1)：

　　式中：e2為次級感應(yīng)電壓，Ton為導(dǎo)通時(shí)間，N2為次級線圈匝數(shù)，Ae為磁芯有效截面積，△B為工作磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特斯拉(T)。

　　互感器勵(lì)磁電流im有如下關(guān)系式：

一般電流互感器初級匝數(shù)為1，即N1=1，則(3)式可以表示為：

　　

　　式中：AL為磁芯電感系數(shù)，表達(dá)式為：

　　

　　如果定義電流檢測誤差為：

　　

　　即電流互感器設(shè)計(jì)公式為：