平滑直流电流

将脉动直流电流经滤波电路滤波后形成的没有纹波的直流电流

平滑直流电流是指将脉动直流电流经滤波电路滤波后形成的没有纹波（或可忽略）的直流电流。中文名称：平滑直流电流；英文名称：smoothdirectcurrent。

简介

电流作为一个基本的量值其重要性是显而易见的，对其检测有非常广泛的应用场合，比如可用于各种电源的电流模式控制，各种设备的电流监测等。在各种不同的应用场合，对电流的检测要求也因物而异，但主要是从精度、反馈速度、功耗、体积等几个方面考虑。测量电流的方法一般分为直接式和非直接式。直接式一般是通过串联电阻进行。非直接式测量一般通过监控电流产生的磁场得到，由于电流周围本身会产生磁场，因此可以通过测量磁场的大小得到要测电流的大小。

检测技术

电阻检测法

电阻检测法属于直接式检测法，一般是通过测量串接电路中电阻两端的电压信号来计算得到所要测的电流大小，测量电流的上限一般不能太大。直接得到的电信号是模拟信号，一般都比较微弱，还须外接放大电路将信号放大，再通过A/D转换电路将其转化为数字信号。

此法具有精度高、简单、成本低等诸多优点。但对串接的测量电阻和外接的信号放大电路有一定的要求。首先，这一电阻要有较高的精度和较好的温漂特性。测量电阻的阻值在一定的环境下是不变的，可以通过使用一些较好的测量仪器及较先进的测量方法得到所需的精度要求；但是温度漂移不可预测，补偿也比较困难。

电阻检测法一般用于电压不高，电流相对较小的情况，电流如果太大，电阻上就会产生比较大的损耗，如通过100A电流时，即使用毫欧级别的电阻产生的功耗也是很惊人的，而电阻上的损耗几乎都转化为热能，这又增加了散热的难度。此外，这种方法输出信号小，须要另外附加放大电路，这是电阻检测法的局限处。

霍尔电流传感器检测法

霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流到几十千赫兹的交流。它是根据霍尔效应进行测量的一种传感器。霍尔效应是指，若将某载流体置于磁场B中，当有电流I流过时，在载流体上平行于I、B的两侧面之间产生一个大小与电流I和磁场B的乘积成正比的电动势。流入激励电流的电流I越大，作用在固体材料上的磁场强度就越强，霍尔电势就越高。霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件（次级线圈）和放大电路等组成。

霍尔电流传感器的使用方法：电流传感器只需外接正负直流电源，被测电流母线从传感器中穿过，即可完成主电路与控制电路的隔离检测，简化了电路设计。电流传感器的输出信号是副边电流IS ,它与输入信号（原边电流IP ）成正比，IS一般很小，只有10～400ma。如果输出电流经过测量电阻Rm ,则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的电压输出信号。经A/D转换，可方便地与计算机和各种仪表接口，并可以长线传输。

霍尔电流传感器具有优越的电性能，是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电测量元件。它综合了互感器和分流器的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足。具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量的优点，但此方法易受干扰，不适合在复杂的工作环境和电气环境中使用，同时元器件也易损坏。

基于双磁环线圈的检测法

在该方式中，将通有电流的被测导线穿过双磁环线圈，则该导线在磁环上产生恒定的磁通，同时控制电路在双磁环中加入变化磁通，两部分磁通在每个磁环中形成合成磁通，再将每个磁环中的合成磁通所产生的磁场能经差分运算电路进行差分运算，即可实现检测出导线通过的直流电流。

工作原理：电感线圈的磁场能会随磁通的变化而改变，选用双磁环线圈作为传感器，将通有直流电流的导线穿过双磁环，此电流所产生的磁通与双磁环线圈电流所产生的磁通在每个磁环内合成，从而使每个磁环线圈中的磁通发生变化，进而使每个磁环线圈中的磁场能发生改变。在此情况下，再将每个磁环线圈中的磁场能通过差分电桥电路进行差分运算。差分电路能把磁通所产生的磁场能去除，仅保留磁通所产生的磁场能，这时就可以通过磁通与其磁场能关系以及被测直流电流与磁通的关系，推导出被测直流电流与磁场能的关系，从而可以用检测能量的方式来实现对被测直流电流的检测。

相关测量器件

直流电流互感器

直流电流互感器：众所周知，直流电流不能产生电磁感应，所以直流电流互感器的工作原理就不是简单的电磁感应原理。直流互感器和交流互感器一样，也有一次线圈，二次线圈，考虑到一次直流电流的大小决定了铁芯的饱和程度，所以如果在二次线圈上加上交流电压，则二次交流电流的大小就与一次直流电流值有关，这就是直流互感器的最基本原理。实际使用过程中，直流互感器是以交流磁势平衡被测直流磁势为基础的，实际上是利用被测直流改变带有铁心扼制线圈的感抗，间接地改变辅助交流激磁电路的电流，从而反映被测直流电流的大小。直流电流互感器通常是由两个相同的闭合铁心所组成, 在每个铁心上有两个绕组: 原方绕组和副方绕组。原方绕组串联接入被测电路, 副方绕组则连接到辅助交流电路中, 其连接方式有串联和并联两种, 前者称为副方绕组串联直流互感器, 后者称为副方绕组并联直流互感器。由于副方绕组接法不同, 这两种互感器的静态特性和动态特性有很大差别, 用途也各不相同。其中副方绕组串联直流互感器用来测量电流, 副方绕组并联直流互感器则主要用来测量电压。

霍尔传感器

霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。霍尔效应的原理是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。流入激励电流端的电流I越大，作用在固体材料上的磁场强度就越强，霍尔电势就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场和交变磁场，也即是能测量直流和交流。

霍尔电流传感器有两种工作方式，即直测式和磁平衡式，由原边电路、聚磁环、霍尔器件、次级线圈和放大电路等组成。

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