闭环电流传感器的基本工作原理是：与开环电流传感器不同，在磁环上饶有副边补偿绕组。霍尔元件与辅助电路产生的磁补偿电流流过该绕组，与被测电流产生的磁场相平衡，使气隙处磁通始终为零。该磁补偿电流同时从传感器输出，可精确反映原边电流。外接采样电阻后，可以把电流信号转变为电压信号。其特点是频带宽、精确度和线性度好、低温漂、响应快，但价格稍贵。由于是电流型输出，故在噪声强的场合抗扰性能较好。

　　常用的霍尔电压传感器是闭环式的，其内部结构及工作原理与闭环电流传感器类似。不同之处是磁环上还饶有原边线圈，使用时串接限流电阻后接在被测电压上，被测电压由此变为电流信号进入传感器内。根据限流电阻是外串还是内置，传感器也分为两种。传感器输出电流可精确反映被测电压，外接采样电阻后，可以把输出电流信号转变为电压信号。其特点是能实现高压检测，其它与闭环电流传感器类似，但由于其原边线圈匝数较多，故响应速度低于闭环电流传感器。

　　几种北京莱姆电子有限公司传感器的主要参数如表1、表2所示。

表1    电流传感器参数

表2    电压传感器参数

　　如前所述，逆变弧焊电源中一次侧电流的检测要求速度快，电压较高，因此可以选用LV100-600和 LA100-S进行电压电流的信号采集；而二次输出侧的滤波时间常数一般较大，电流变化速度较低，输出电压一般只有几十伏，因此可以选用LV25-200和 HAL400-S进行电压电流的信号采集。

　　随着技术的快速发展，各种单片机、PLC、DSP等数字化芯片在各种逆变式弧焊电源中得到了越来越多的应用，提高了产品的各种使用和控制性能。但是这些芯片工作电压低、工作频率高，对噪声敏感，必须采取多重抗干扰措施才能正常工作。其中输出电压电流信号的采集宜采用霍尔传感器，否则很难满足要求。

　　电磁环境问题日益突出，引起世界各工业发达国家的重视。1989年欧共体颁布了89/336/EEC指令，明确规定自1996年1月1日起，所有电子、电器产品须通过EMC检测方可进入欧洲市场。为了尽快与国际接轨，我国也将在两年内出台电焊机电磁兼容性检验标准。届时，不能通过认证的产品将不得生产及销售，这将是一个非常严峻的问题，必须从现在起就要有所准备。在电焊机的抗扰性试验中，有静电放电、射频辐射电磁场等多项试验内容。设计考虑不严密，在试验中很可能造成焊机工作不正常，甚至造成器件的损坏。为了避免这种情况的出现，采用电隔离型的电压电流传感器是明智的。

　　除了要根据使用场合正确选择传感器的类型和参数外，在使用中要注意传感器不应置于强磁场中，信号线应避开强干扰源，通过电流传感器的导体温度不得高于90℃。采样电阻阻值的选择要考虑传感器的输出能力，否则可能会造成焊机输出电流的失控。

　　为进入国际市场，应采用通过国际安全认证的产品。另外，还应采用满足ROHS指令的产品，这都将是不可回避的问题。

　　传感器质量对保证焊机正常工作关系很大，切不可只追求便宜。笔者就多次遇到因传感器损坏、线性度差、厂家随意改变参数引起传感器输出饱和造成的整机质量问题。

　　电压电流传感器在各方面都具有明显的优越性，近年来在价格上也有了较大的下降，为了提高我国机电产品的性能和可靠性，有必要进行大力的推广。

[1] 电压电流传感器[EB/OL].北京莱姆电子有限公司

 http://www.lem.com.cn/about/index.htm

[2] 陈树君.电焊机的电磁兼容性测试[J].电焊机资讯专栏，2006，225（2）：9-13.

[3] 钱振宇.开关电源的电磁兼容性设计与测试[M].北京：电子工业出版社，2005.

 

　　作者简介:尹海（1956-）男，浙江临海人，副教授，硕士，主要从事逆变焊机的研发工作，发表论文10余篇，曾获国家科技进步二等奖等多项奖励，现任山东山大奥太电气有限公司研发中心总经理。

工作单位：山东山大奥太电气有限公司

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