023]图3为本发明磁通门电流传感器的工作原理图。
[0024]图4为本发明磁通门电流传感器的激励电路的构成示意图。
[0025]图5为本发明磁通门电流传感器积分比较器电路的构成示意图。
[0026]图6 (a)为磁通门电流传感器中的环形磁芯仅缠有激励绕组时环形磁芯中的磁感应强度分布图。
[0027]图6(b)为磁通门电流传感器中的环形磁芯缠有正交的激励绕组和二次反馈绕组时的磁感应强度分布图。
[0028]图6(c)为磁通门电流传感器中的环形磁芯缠有平行的激励绕组和二次反馈绕组时的磁感应强度分布图。
[0029]图7(a)为磁通门电流传感器中环形磁芯外围不带有聚磁壳时环形磁芯中的磁感应强度分布图。
[0030]图7(b)为磁通门电流传感器中环形磁芯外围带有聚磁壳，即为本发明电流传感器时的环形磁芯中的磁感应强度分布图。
[0031]图8为电流传感器在有和无聚磁壳时的输入-输出特性曲线图。
[0032]图9为电流传感器在有和无聚磁壳时的相对误差曲线图。
[0033]图中，1.聚磁壳，2.环形磁芯，3.原边被测绕组，4.激励绕组，5.二次反馈绕组，
6.分流电阻Rm，7.采样电阻Rs，8.激励信号发生电路，9.信号驱动电路，10.积分比较器电路，11.H桥驱动电路，12.磁通门检测探头，13.信号处理电路，14.激励电路，15.零磁通检测电路，16.方波发生器。
【具体实施方式】
[0034]图1所示实施例表明，本发明的磁通门电流传感器，是一种带有聚磁壳I和采用绕组正交分布的磁通门电流传感器，包含磁通门检测探头12和信号处理电路13 ;其中，磁通门检测探头12由一个聚磁壳I加环形磁芯2和激励绕组4加二次反馈绕组5构成，环形磁芯2放在聚磁壳I内部，激励绕组4为一根导线在环形磁芯2上沿着该环形磁芯2的径向均匀缠绕形成的绕组，二次反馈绕组5为在激励绕组4缠好后，沿着环形磁芯2的圆周方向再均匀缠绕形成的绕组；信号处理电路13分为激励电路14和零磁通检测电路15两部分，激励电路14部分又包括激励信号发生电路8和信号驱动电路9 ;激励绕组4 一端经激励信号发生电路8中的采样电阻Rs7接地，激励绕组4另一端与激励电路14中的信号驱动电路9相连接，信号驱动电路9的输出连接零磁通检测电路15的输入，零磁通检测电路15又分为积分比较器电路10和H桥驱动电路11两部分，积分比较器电路10的输出连接H桥驱动电路11的输入，H桥驱动电路11的输出连接二次反馈绕组5的一端，二次反馈绕组5的另一端通过分流电阻Rm6接地。
[0035]图2所示实施例表明，本发明的磁通门电流传感器的磁通门检测探头由一个聚磁壳I加环形磁芯2和激励绕组4加二次反馈绕组5构成，环形磁芯2放在聚磁壳I内部，聚磁壳I用来聚集有效磁场，同时屏蔽杂散无关磁场，激励绕组4为一根导线在环形磁芯2上沿着该环形磁芯2的径向均匀缠绕100?150匝形成的绕组，二次反馈绕组5为在激励绕组缠好后沿着环形磁芯的圆周方向再均匀缠绕200?250匝形成的绕组。
[0036]图2所示实施例的磁通门电流传感器的磁通门检测探头的原理是:最外围的聚磁壳I将聚集有效磁场同时屏蔽外界杂散磁场，ieap^p 13分别为激励电流、原边被测电流和二次反馈电流，ffe, Wjp W 3分别为激励绕组4、原边被测绕组3和二次反馈绕组5，其中，原边被测绕组3和二次反馈绕组5相对于激励绕组4正交分布，Ne, %和N 3分别为激励绕组
4、原边被测绕组3和二次反馈绕组5的匝数。环形磁芯2选用高磁导率、低矫顽力、易饱和的软磁材料，基于环形磁芯2材料的非线性特征，首先给激励绕组4加上频率f = IkHz,幅值土 12V的方波激励电压，导致环形磁芯2中的磁通交替变化，当交流激励安匝数足够大时，环形磁芯2呈现周期性饱和与不饱和状态。原边被测电流I1A聚磁壳I和环形磁芯2之间垂直穿过，产生的磁场被聚磁壳I聚集。当原边被测电流Ip是直流或者低频交流的时候，原边被测电流Ip在环形磁芯2中产生的磁通为Φ p，二次反馈绕组5评3中的电流在环形磁芯2中产生的磁通为Φ3。由于二次反馈绕组5产生的磁场与原边被测绕组3产生的磁场方向相反，因而减弱了环形磁芯2内部磁场，当两绕组产生的磁场大小相等时，二次反馈电流不再增大，整个系统达到动态平衡，有NpIp= N SIS。通常Np= I。
[0037]图3所示的实施例表明，本发明磁通门电流传感器的工作原理是:激励绕组4^和二次反馈绕组5胃3采用正交分布分别依次均匀缠绕在环形磁芯2上，匝数分别为100?150和200?250匝；环形磁芯2上的激励绕组We—端与方波发生器16相连，另一端连接采样电阻Rs7的一端，采样电阻Rs7另一侧接地，零磁通检测电路15的输出直接影响二次反馈电流Is的大小变化情况。在零磁通检测电路15中包括对磁通Φ 3与Φ p的矢量和的判别，当
Φ p的和不为零时，需要调整的I 3大小使其和为零；当Φ 3与Φ p的和为零时，说明二次反馈电流Is产生的磁通恰好与原边被测电流I p产生的磁通大小相等，方向相反，此时原边被测电流Ip与二次反馈电流I 3的关系为P= NsI3O而零磁通检测电路15的另一端与二次反馈绕组5WS的一端连接，二次反馈绕组5W 3的另一端通过分流电阻R m6接地。
[0038]图4所示的实施例表明，本发明磁通门电流传感器的激励电路，包括激励信号发生电路和信号驱动电路，其构成是:主要包括用于激励信号发生电路的芯片LM6132和用于信号驱动电路的芯片IR2101s，LM6132为功率放大器，包括8个引脚，LM6132的引脚1、LM6132的引脚2与LM6132的引脚6由阻值为3.3ΚΩ的电阻R1连接，LM6132的引脚3与阻值为20K Ω的采样电阻Rs—端相连，采样电阻R s另一端接地，LM6132的引脚4接-12V直流电压和一个电容值0.1 UF的稳压电容Ci，LM6132的引脚5与两个并联电阻相连，其中一个阻值为3.9ΚΩ的并联电阻R2接地，另一个阻值为27ΚΩ的并联电阻R 3与LM6132的引脚7共同接在IR2101S的引脚2上；LM6132的引脚8接+12V直流电压和一个电容值为0.1 μ F的稳压电容(:2的一端，电容C 2的另一端接地，IR2101S的引脚I接12V直流电压，这个12V电压同时通过一个型号为1Ν4106的二极管01与IR2101S的引脚8连接，IR2101s的引脚8再通过一个电容值为0.1 yF的电容C3连接在IR2101S的引脚6上；IR2101s的引脚3和IR2101s的引脚7悬空，IR2101s的引脚4和IR2101s的引脚5接地。图4中的采样电阻Rs即为采样电阻RJ。
[0039]图5所示的实施例表明，图中虚线框内显示了本发明磁通门电流传感器的零磁通检测电路，包括积分比较器电路和H桥驱动电路两部分，其中，积分比较器电路的构成是:主要包括芯片TLC2652，包括8个引脚，TLC2652的引脚I经电容值为0.1 yF的电容(^和电容值为IF的C2后接地，在C JP C2之间连接电容值为0.01 μ F的电容C 3，电容C3的另一端连接TLC2652的引脚8，TLC2652的引脚2与阻值为20ΚΩ的电阻R1相连，R i的另一端与上述的信号驱动电路的输出和电容值为0.01 μ F的电容(；相连接，电容C4的另一端连接着TLC2652的引脚6和阻值为100 Ω的电阻R2,电阻民的另一端连接着H桥驱动电路的输入，TLC2652的引脚3经阻值为20ΚΩ的电阻R3接地，TLC2652的引脚4连接-15V的直流电压，TLC2652的引脚5悬空，TLC2652的引脚7连接+15V的直流电压。
[0040]图6(a)所示的实施例显示了磁通门电流传感器中环形磁芯仅缠有激励绕组时环形磁芯中的磁感应强度分布。
[0041]图6(b)所示的实施例显示了磁通门电流传感器中环形磁芯缠有相互正交的激励绕组和二次反馈绕组时环形磁芯中的磁感应强度分布。
[0042]图6(c)所示的实施例显示了磁通门电流传感器中环形磁芯缠有相互平行的激励绕组和二次反馈绕组时环形磁芯中的磁感应强度分布。
[0043]对比图6(a)、图6(b)和图6(c)所示的实施例表明，当用有限元软件进行磁场仿真时，环形磁芯C横截面上的磁感应强度分度情况时可见，采用激励绕组和二次反馈绕组正交分布，可以最大限度减少二次反馈绕组对原边被测绕组的耦合影响。
[0044]图7(a)所示的实施例显示了磁通门电流传感器中不带有聚磁壳时环形磁芯中的磁感应强度分布
[0045]图7(b)所示的实施例显示了磁通门电流传感器中带有聚磁壳时环形磁芯中的磁感应强度分布图。
[0046]对比图7(a)和图7(b)所示的实施例表明，当用有限元软件进行磁场仿真时，环形磁芯C横截面上有无聚磁壳时的磁感应强度分度情况可见:聚磁壳的引入，能够有效聚集被测有效磁场，隔离磁场耦合，利用磁通沿低磁阻路径流通的原理来改变外界杂散磁场的方向，从而使磁力线聚集于壳内。
[0047]图8所示的实施例显示了，本发明电流传感器有