磁通門電流傳感器的工作原理是基于易飽和磁芯（如鐵或鎳合金、坡莫合金等）的特性，用激勵(lì)使之交變飽和，利用該交變磁場(chǎng)的飽和效應(yīng)測(cè)量外部電流磁場(chǎng)的變化。

如下圖磁通門電流傳感器原理圖所示，磁通門傳感器由振蕩器作為激勵(lì)（通常振蕩器為方波），作用在T2和T2’使之在正負(fù)飽和間來回切換。當(dāng)穿過磁芯的電流IP作用在磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致T2與T2’磁芯的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，改變磁芯飽和點(diǎn)的對(duì)稱性，從而影響IE流向T2和T2’的電流大小的變化，通過峰差檢波、解調(diào)、以及功率放大等電路驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償線圈NS產(chǎn)生補(bǔ)償電流IS使得聚磁磁芯中的磁通與IP原邊電流產(chǎn)生的磁通相互抵消，使得整個(gè)磁通門電流傳感器系統(tǒng)偏置磁場(chǎng)IP*NP+IS*NS=0，原邊電流產(chǎn)生的磁通與補(bǔ)償電路產(chǎn)生的磁通總和趨近于“零”即所謂的“零磁通”狀態(tài)，與因此磁通門電流傳感器也是零磁通電流傳感器。

圖1

磁通門電流傳感器原理圖[1]

磁通門電流傳感器相比傳統(tǒng)霍爾電流傳感器有什么優(yōu)勢(shì)？

1

抗干擾能力更強(qiáng)

在磁路結(jié)構(gòu)上磁通門傳感器不需要像霍爾電流傳感器那樣在磁芯上開一個(gè)氣隙放置霍爾傳感器。磁芯在氣隙處導(dǎo)磁率急劇下降的現(xiàn)象，開氣隙后更容易受到外部磁場(chǎng)的影響。磁通門結(jié)構(gòu)的電流傳感器磁路更加流暢，不容易受到外部磁場(chǎng)的干擾，因此磁通門電流傳感器的抗干擾能力更強(qiáng)。

2

線性度好

磁通門的磁芯完整，傳統(tǒng)霍爾電流傳感器開氣隙后磁滯損耗明顯增加。這是因?yàn)闅庀稌?huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)分布不均勻，使材料在磁化過程中需要消耗更多的能量來克服氣隙的影響。由于傳統(tǒng)霍爾電流傳感器存在磁滯損耗，使其線性度相對(duì)較差，在測(cè)量大電流的情況下容易出現(xiàn)非線性誤差。因此在需要準(zhǔn)確測(cè)量大電流的場(chǎng)合，磁通門電流傳感器更加可靠。

3

溫漂低

傳統(tǒng)霍爾電流傳感器溫度穩(wěn)定性相對(duì)較差，溫度變化會(huì)對(duì)其測(cè)量精度產(chǎn)生較大的影響。而磁通門電流傳感器溫度穩(wěn)定性較好。因此在溫度變化較大的場(chǎng)合，磁通門電流傳感器更加合適。

4

零點(diǎn)漂移低

磁通門電流傳感器的輸出電流可以控制在±20uA以內(nèi)甚至更低。

參考文獻(xiàn)

[1]《JJF（蘇）268-2024磁通門電流傳感器校準(zhǔn)規(guī)范》