号。然后，将电流反行程从14A降至0A，再次测量不同电流下传感器的输出信号。如图2所示，c曲线为有偏置磁场下被测电流正行程对应的输出曲线，d曲线为有偏置磁场下被测电流反行程对应的输出曲线，e曲线为无偏置磁场下被测电流正行程对应的输出曲线，f曲线为无偏置磁场下被测电流反行程对应的输出曲线。由测试曲线可以看出，曲线c和d的重合率要大于曲线e和f。偏置磁场的引入可以大大减小由磁滞现象引起的误差。
[0031]巨磁阻芯片14具有两个输出端，两个输出端的电压差值为巨磁阻芯片14产生的电压值。巨磁阻芯片14的两个输出端分别与信号处理模块的运算放大器21的同相输入端和反相输入端相连。因为巨磁阻芯片14输出的电压很小，当原边绕组13产生的磁场发生变化时，不能从巨磁阻芯片14的输出电压中显现出来。运算放大器21将巨磁阻芯片14的输出信号进行放大，能更准确的得知原边绕组13的磁场变化情况从而测量原边绕组13的电流值。参考电压产生电路22可以产生设定的电压，将运算放大器21输出电压控制在设定的区域。
[0032]例如，原边绕组13电流为IA时，巨磁阻芯片14输出IV的电压，原边绕组13电流0.1A的变化引起巨磁阻芯片14输出电压变化为0.1V，这是不太明显的差值，很容易因机械误差或读数误差产生输出的误差。而运算放大器21将巨磁阻芯片14输出的IV放大十倍为1VJlJ当原边绕组13电流有0.1A的变化时弓I起运算放大器21输出电压值IV的变化，减小输出的误差。
[0033]电源模块用于为整个巨磁阻效应电流传感器供电。电源模块与电磁转换模块的巨磁阻芯片14的电源引脚相连，为巨磁阻芯片14供电；与信号处理模块的运算放大器21相连，为运算放大器21提供电源。
[0034]优选的，运算放大器21为差分运算放大器；
[0035]巨磁阻芯片14的正输出端与运算放大器21的同相输入端相连，巨磁阻芯片14的负输出端与运算放大器21的反相输入端相连；
[0036]参考电压产生电路22的输出电压与偏置绕组42在巨磁阻芯片14上产生的偏置电压相等。
[0037]运算放大器21输入端接入巨磁阻芯片14两个输出端输出的电压差，同时加入参考电压产生电路22接在运算放大器21的同相输入端，将电压差与参考电压产生电路22产生的电压相叠加，再对叠加后的电压进行放大。运算放大器21同相输入端的参考电压产生电路22用于消除偏置磁场产生的偏置电压，使得传感器最终输出得到一个双极输出的电压，也即输出有正有负的电压。
[0038]信号处理模块还包括:推挽式功率放大器23，推挽式功率放大器23的输入端与运算放大器21的输出端连接。
[0039]推挽式功率放大器23将运算放大器21的输出信号进一步放大，使电流传感器的测量结果更加精确。
[0040]电源模块包括电源产生电路；
[0041]电源产生电路用于根据供电电压分别为巨磁阻芯片14、参考电压产生电路22、运算放大器21和推挽式功率放大器23产生相适应的工作电压。
[0042]巨磁阻芯片14、运算放大器21和推挽式功率放大器23的供电电源是不同的。例如，巨磁阻芯片14可以用电压为5V的电压供电，运算放大器21可使用15V的电源。生活中没有电压为5V或15V的直流电压源，可以用电压为220V的电源通过电源产生电路输出各种需要的电压。
[0043]另外，电流传感器还包括:
[0044]反馈补偿模块，包括缠绕在所述磁芯上的反馈绕组51和一采样电阻52，反馈绕组51的一端连接推挽式功率放大器23的输出端，另一端串联采样电阻52接地。
[0045]反馈绕组51与原边绕组13构成闭环系统，传感器工作于零磁通状态，有效提高了传感器的量程和抗干扰特性。产品的结构相对简单、成本低和功能多。反馈绕组51与原边绕组13产生的磁场大小相等时就达到了零磁通的工作状态。由于被测电流的任何变化都会破坏闭环系统达到的这一平衡，而一旦磁场失去平衡，巨磁阻芯片14就有电压信号输出，此信号经放大后，立即有相应的反馈电流即补偿电流流过反馈绕组51对失衡的磁场进行补偿，以达到新的平衡。由于上述的平衡过程所需的时间小于Iys，因此决定了本实用新型闭环巨磁阻效应电流传感器具有较快的响应速度。
[0046]如图3所示，图3为本实用新型实施例一提供的开环和闭环结构下巨磁效应电流传感器的输入输出特性曲线图。曲线g为开环结构下巨磁效应电流传感器的输入输出曲线，曲线h为闭环结构下巨磁效应电流传感器的输入输出曲线。可以看出，曲线h的线性度要好于曲线g，且对于输入相同的电流，曲线h对应的输出电压要小于曲线g。闭环结构可以有效提高传感器的抗干扰性和量程范围。
[0047]本实用新型实施例提供的一种巨磁阻效应电流传感器，在环形磁芯上缠绕偏置绕组用于对巨磁阻芯片产生偏置磁场，通过磁场的叠加使得作用于巨磁阻芯片的磁场全部提高到线性区，实现了双极性输出及减少磁滞误差。反馈补偿绕组与原边绕组组成闭环系统，传感器工作于零磁通状态，有效提高了传感器的量程和抗干扰特性。
[0048]实施例二
[0049]本实施例二在上述实施例的基础上对巨磁阻电流传感器作进一步的说明。参考图1，环形磁芯11上带有气隙；
[0050]电磁转换模块还包括:放置于环形磁芯11气隙两端的两个磁屏蔽片12。
[0051]由于巨磁阻对磁场的高度敏感特性，使得它们同时易受外界杂散磁场的影响。这些杂散磁场的场源包括电机和变压器等电器设备，或者传感器周围的载流导体等等。杂散磁场会引起传感器产生较大的输出误差，影响了电流测量结果的准确度。设置带气隙的环形磁芯11和磁屏蔽片12能有效屏蔽杂散磁场，增强原边磁场的影响，减小输出误差。
[0052]带气隙的环形磁芯11就为一个C形的环，磁屏蔽片12加在气隙的两端。
[0053]巨磁阻芯片14放置于环形磁芯11的气隙处。
[0054]为了加强巨磁阻芯片14对于原边绕组磁场的灵敏度，巨磁阻芯片14的敏感轴方向与环形磁芯11的气隙高度方向相一致。
[0055]磁场方向为环形磁芯11的方向，所以要使巨磁阻芯片14的敏感轴方向与环形磁芯11气隙方向一致。
[0056]磁屏蔽片12的面积大于等于巨磁阻芯片14各侧面中与磁屏蔽片12相邻的侧面的面积。
[0057]巨磁阻芯片14要放置在两个磁屏蔽片12的内部，目的同样是为了提高电流传感器的灵敏性。
[0058]磁芯11及磁屏蔽片12的材料为坡莫合金材料。
[0059]由磁阻公式Rm=IAxS可知，磁阻与材料的磁导率成反比，因此一般要选用高磁导率材料。为了增大检测范围的量程，应选用高饱和磁密的导磁材料，同时为了得到实时精确的检测结果，要选用低磁滞、低矫顽力材料。常用的磁屏蔽材料包括:电磁软铁，硅钢片、坡莫合金、非晶合金等。其中非晶合金磁导率最高，但价格较为昂贵，电磁软铁和硅钢片价格便宜，但磁导率较低。从性能和成本方面考虑，本发明选择了坡莫合金材料作为磁芯11和磁屏蔽片12的材料。其电阻率为0.56μ Ω.m，居里点为400°C，饱和磁感应强度为Bs = 0.7T，饱和磁感应强度下的矫顽力H。不大于1.6A/m，直流磁性能满足在0.08A/m磁场强度中的磁导率不小于37.5mH/m，满足磁屏蔽对材料的要求。
[0060]本实施例在原边绕组电流为20A时，利用有限元软件对巨磁效应电流传感器分别在无磁芯无屏蔽片、仅有磁环和有磁芯有磁屏蔽片的情况下的磁场分布情况进行仿真分析。
[0061]图4为本实用