當前在電子或電氣工程中是非常關鍵的因素。在電子產品中，電流的帶寬可以從幾納安到幾百安培。在電氣領域，該范圍通常可以擴展到幾千安培，尤其是在電網中。有多種方法可以感測和測量電路或導體內部的電流。在本文中，我們將討論如何使用各種電流傳感技術測量電流及其優點，缺點和應用。

霍爾效應傳感器電流感測方法

霍爾效應是美國物理學家埃德溫·赫伯特·霍爾（Edwin Herbert Hall）發現的，可用于感測電流。它通常用于檢測磁場，可用于許多應用，例如車速表，門警報器，DIY BLDC。

霍爾效應傳感器根據磁場產生輸出電壓。輸出電壓的比例與磁場成正比。在電流感測過程中，通過測量磁場來測量電流。輸出電壓非常低，需要使用噪聲非常低的高增益放大器將其放大到有用的值。除了放大器電路以外，霍爾效應傳感器還需要其他電路，因為它是線性傳感器。

優點：

可以在較高頻率下使用。

可以準確地在交流和直流中使用。

基于非接觸的方法。

可以在惡劣的環境中使用。

這是可靠的。

缺點：

傳感器漂移并需要補償。

附加電路需要有用的輸出。

比基于分流的技術成本高。

霍爾效應傳感器用于鉗位儀表以及許多工業和汽車電流感應應用。許多類型的線性霍爾效應傳感器可以感應從幾毫安到幾千安培的電流。因此，智能電網監控應用程序還使用其他類型的霍爾效應傳感器來監視導體電流。

磁通門傳感器電流傳感方法

可飽和電感器是磁通門感應技術的主要組件。因此，Fluxgate傳感器被稱為飽和電感電流傳感器。磁通門傳感器使用的電感器磁芯在飽和區域工作。該電感的飽和度高度敏感，任何內部或外部磁通密度都會改變電感的飽和度。磁芯的磁導率與飽和度成正比，因此電感也會改變。電感值的這種變化由磁通門傳感器分析，以感應電流。如果電流高，則電感變小；如果電流低，則電感變大。

霍爾效應傳感器的工作原理與磁通門傳感器類似，但存在他們之間的一個區別。區別在于核心材料。 磁通門傳感器使用可飽和電感器，但霍爾效應傳感器使用空芯。

在上圖中，顯示了磁通門傳感器的基本結構。有兩個線圈的初級和次級纏繞在可飽和電感器芯周圍。電流的變化會改變磁芯的導磁率，從而導致另一個線圈上的電感發生變化。

優點：

可以測量

精度很高。

低偏移和漂移。

缺點：

二次側功耗高

一次導體中電壓或電流噪聲的危險因素增加。

僅適用于直流或低頻AC。

太陽能逆變器中使用了磁通門傳感器來感應電流。除此之外，使用磁通門傳感器可輕松完成閉環交流和直流電流測量。磁通門電流感測方法也可以用于漏電流測量，過電流檢測等。

Rogowski線圈電流感測方法

Rogowski線圈以德國物理學家Walter Rogowski的名字命名。 Rogowski線圈使用螺旋形空心線圈制成，并纏繞在目標導體上以進行電流測量。

In上圖顯示了帶有附加電路的Rogowski線圈。附加電路是積分器電路。 Rogowski線圈根據導體中電流的變化速率提供輸出電壓。需要一個附加的積分器電路來制作與電流成比例的輸出電壓。

優點：

這是一種很好的方法檢測高頻電流的快速變化。

在處理次級繞組方面安全操作。

低成本解決方案。

由于開路而帶來的靈活性

溫度補償并不復雜。

缺點：

僅適用于交流電

靈敏度比電流互感器低。

Rogowski線圈具有廣泛的應用范圍。例如，測量大型功率模塊中的電流，尤其是跨MOSFET或高功率晶體管或IGBT的電流。 Rogowski線圈提供了靈活的測量選項。由于Rogowski線圈在瞬變或高頻正弦波上的響應非常快，因此，它是測量電源線中高頻電流瞬變的理想選擇。在配電或智能電網中，Rogowski線圈為電流測量提供了出色的靈活性。

電流互感器電流傳感方法

電流互感器或CT用于通過次級電壓感測電流，該電壓與次級線圈中的電流成比例。它是工業變壓器，可在次級線圈中將較大的電壓或電流值轉換為較小的值。在次級輸出中進行測量。

在上圖中，顯示了結構。它是理想的CT變壓器，其初級和次級比率為1：N。 N取決于變壓器的規格。在此處了解有關變壓器的更多信息。

優點：

大電流處理能力，比本文顯示的其他方法還要多。

不需要其他電路。

缺點：

需要維護。

磁滯會引起磁滯。

高一次電流會使鐵氧體磁芯材料飽和。

基于CT變壓器的電流傳感技術的主要用途由于電流測量能力非常高，因此處于電網中。很少有鉗型表也使用電流互感器來測量交流電。

分流電阻器電流檢測方法

這是電流感測技術中最常用的方法。此技術基于歐姆定律。

一個串聯的低值電阻器用于感測。以電流為例。

讓我們舉個例子。

假設1A電流流過1歐姆電阻。根據歐姆定律，電壓等于電流x電阻。因此，當1A電流流過1A電流時，電阻兩端將產生1V電壓。電阻器的功率是要考慮的關鍵因素。但是，市場上也有非常小的阻值電阻，其阻值在毫歐范圍內。在這種情況下，電阻兩端的電壓差也很小。需要一個高增益放大器來增加電壓的幅度，最后，使用反向計算基礎來測量電流。

這種電流檢測技術的另一種方法是將PCB走線用作分流電阻。由于PCB的銅走線電阻很小，因此可以使用走線來測量電流。但是，在這種替代方法中，要獲得準確的結果，幾個依賴性也是一個很大的問題。改變游戲規則的主要因素是溫度漂移。取決于溫度，走線電阻會發生變化，從而導致錯誤結果。需要補償應用程序中的這一錯誤。

優點：

非常經濟高效的解決方案

可以工作

不需要其他設備。

缺點：

不適合由于熱量的消耗，電流會更高。

由于電阻兩端的能量浪費，分流測量會不必要地降低系統效率。

熱漂移會導致高溫下的誤差結果

并聯電阻的應用包括數字安培計。除了霍爾效應傳感器以外，這是一種準確且便宜的方法。分流電阻器還可以提供低電阻路徑，并允許電流從一個點傳遞到電路中的另一點。

如何選擇合適的電流感應方法？

選擇合適的電流檢測方法并不是一件容易的事。選擇正確的方法需要考慮的因素很少，例如：

需要多少精度？

DC或AC測量或兩者都測量？

需要多少功耗？

當前要測量的范圍和帶寬是多少？

強制調整。
責任編輯：wv