涡流的影响：与快板电流传感器IC和铁磁心大电流测量

涡流的影响：与快板电流传感器IC和铁磁心大电流测量

通过雅尼克Vuillermet，
亚博棋牌游戏快板微欧洲有限公司

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介绍

测量与周围的铁磁芯母线电流的技术是公知常识。对于高电流测量高于200 A，快板建议使用线性的A136x家族的IC，如A1367，与磁芯相结合（图1）。本文档侧重于对电流测量的交流（AC）效应。交流输入电流倾向于在磁芯中产生涡流。这些涡流改变了测量的磁场，从而降低了电流测量精度。

有关核心设计的详细信息，请参阅“指南设计一个集中用于高电流检测应用与快板霍尔效应传感器IC”亚博尊贵会员［1］，在Allegro网站上提供。
请注意，本文档中的所有结果都来自于ANSYS Maxwell软件中执行的电磁模拟。

测量原理

理想情况下，磁场，H，在气隙中与输入电流完全成比例，一世，在汇流条或电阻导线中。因此，通过线性磁场传感器测量该磁场足够，并且在输入电流和磁场之间表征系数以测量该输入电流。这个系数，s_C，称为耦合因子或核心灵敏度。然而，该耦合因子在有限的电流和频率范围内仅是恒定的。该系数的任何变化都会导致输入电流测量误差。典型的精度要求在测量电流的百分比范围内。

涡流基础

涡流是楞次定律的直接影响，楞次定律指出，在导体中由变化的磁场诱导的电流的方向和大小会产生磁场
反对产生它的变化。在使用铁磁芯的AC电流传感器应用中，作为切向变化磁场的响应，在芯内引起涡流。图2示出了YZ横截面，其示意性地表示散装芯中的涡流。

这些涡流产生的感应磁场，Heddy，相对励磁磁场，H_exc。这是在传感器水平作为降低芯灵敏度，S测量_C或以其他方式
说，电流测量误差。

为了减少涡电流，必须削减在芯中的电流路径。这是通过使用与薄板的层叠芯来实现。这些片必须从每个电隔离
其他。

通过堆叠片或在Z方向上可以通过堆叠或Z方向在Y方向上进行叠片（图3）。涡流仍然流动，但幅度差。

典型应用使用Allegro A1367LKT线性传感器IC

使用快板A1367LKT线性传感器IC的典型高电流应用这里考虑。在本申请中的最大峰值电流是600 A.几何形状如在图4中给出沿Z轴的核心长度为6毫米。芯由铁磁材料制成，如用典型的磁特性的晶粒取向硅钢，如图5的初始相对磁导率是10000，并在饱和磁极化是1.8 T.注意，为了简单起见，磁滞不被认为是。芯电阻率是45μΩ/厘米。

直流核心敏感度，s_C，从0到600 A。图6报告了在A1367霍尔板位置预期的测量场和预期的核心灵敏度。磁芯的磁灵敏度是恒定的，直到最大的电流，如预期。核心灵敏度约为2.36 G/A。在双极模式下，A1367使用±2 V输出跨度。因此，IC的灵敏度为~1.4 mV/G，推荐的A1367部件选择为A1367- lkttn - 2b - t。图7显示了最大直流电流时铁心磁化强度;的磁化
没有达到饱和。

现在，正弦电流用600峰值供应到汇流条。

评估三个核心:

• 块
• 与0.375毫米片层叠，沿Z方向
• 与0.250毫米片层叠，沿Z方向

图8报告磁芯灵敏度衰减Δ过频率。百分比，频率f的衰减定义为：

S._{C_F.}是频率的核心磁敏度F。S._{C_DC}是DC铁芯磁灵敏度和10 A.在本体芯，灵敏度非常快速地降低与频率的关系：在100Hz，这已经是显著（> 5％）。否则说，本体芯只适合于接近DC测量。

层叠芯子可用于高达几kHz，这取决于所需的精度。正如预期的那样，更薄的片材得到更好的交流演出。

图9显示了在气隙中测量的输入电流和磁场之间的相移。图9表示IC测量的磁场落后于AC电流
在母线酒吧流动。在层压芯中，该滞后可以高于几kHz的电流频率的电视量。

作为直接结果，输入电流步骤可以用显著延迟，因为它的高次谐波含量来测量。请注意，衰减和滞后是由于涡流
只有物理学。具有无限带宽的完美磁场传感器也将看到这些影响。

对于0.375mm板叠层芯，图10中报告了衰减与输入电流。在这个剧情上可以看到一个非常有趣的现象。在低频，衰减
是恒定的电流，而衰减下降约300 A在5千赫。这可以用涡流引起的核心的早期饱和来解释。低于300,
衰减仅仅是由于在图5的线性区域工作的集中器中的涡流造成的。在300a时，涡电流局部产生一个高磁场，使其饱和
核。因此，铁心磁灵敏度已经在300减小的，而芯通常在超过600饱和物在DC。这是清晰可见的，而比较核心的磁化
从图7和图11.注意，图11的核心磁化映射上可见的“噪声”不是真实的，而是由于仿真网格。

图12表示0.375毫米层叠芯的部分内部在5kHz和600 A.涡电流密度幅度

结论

分析显示：

• 涡流感应出电流测量误差由于改变的芯灵敏度和输入电流和所产生的磁场之间的相移。
• 涡流通过核心层压减少：薄片较薄，频率的行为越好。
• 散装磁芯仅适用于直流测量或非常缓慢的AC，大约小于10 Hz。
• 层压磁芯被推荐为AC测量频率高达几kHz，与几百微米的周围的几个床单和要求的精度
  百分。
• 对于给定的应用中，最坏情况下的测量误差为最大应用频率和最大施加电流。

根据电流和频率范围的不同，Allegro的工程师可以帮助客户设计最佳的磁芯。请与当地的Allegro Micros亚博棋牌游戏ystems技术人员联系
援助中心。

［1］“使用Allegro Hall效应传感器IC设计用于高电流传感应用的集中器的指导方针”，亚博尊贵会员
//www.wangzuanquan.com/en/insights-and-innovations/technical-documents/hall-ychect-sensor-publications/current-sensor-concentator.。

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