運用電流互感器可以減小檢測變換器原邊電流時的損耗,比方大功率開關電源,由于電流過大所以需求運用電流互感線圈來監測電流以削減損耗。
電流互感器與一般的電壓變壓器的差異在什么地方呢?這個問題即就是資深的磁性元件規劃人員也很難答復。根本的差異在于:變壓器妄圖把電壓從原邊變換到副邊,而電流互感器妄圖把電流從原邊變換到副邊。電流互感器的電壓大小由負載抉擇。
我們通過一個實踐的規劃例子,可以更好地了解電流互感器的作業原理。
假定用電流互感器檢測變換器的原邊電流,原邊10A電流對應1V電壓。當然,我們可以用一個1V/10A=100m2的電阻來檢測,可是電阻將造成的損耗為1Vx10A=10W,這么大的損耗對幾乎一切的規劃來說都是不能接受的。所以,要選用電流互感器,如圖1所示。
圖1用電流檢測互感器減小損耗
當然,為了削減繞組電阻,我們把原邊的匝數取為1匝,同時為了使電流降到一個比較低的水平,副邊匝數應該比較多。假設副邊匝數為N,由歐姆定律可得(10/N)R=1V,在電阻中消耗的功率為P=(1V)^2/R。我們假定消耗的功率為50mW(也就是說,我們可以運用100mW規范的電阻),這就要求R不得小于20Q,假設選用20Q的電阻,由歐姆定律可得副邊匝數N=200。
現在我們來看磁芯,假定二極管是一般的一般的二極管,通態電壓大約為1V,電流為10A/200=50mA。互感器輸出電壓為1V,加上二極管的通態電壓1V,總電壓大約2V。250kHz頻率作業時,磁芯上的磁感應強度不會逾越
其中4us為一個周期的時間,實踐肯定是不到一個周期的。
由于原邊流過電流的時間不可能逾越開關周期(不然,磁芯無法復位)。因此Ae可以很小,而B也不會很大。這個例子里磁芯的規范不能通過損耗要求或磁通飽滿要求來承認,更大的可能是由原副邊之間的隔絕電壓來承認。假設隔絕電壓沒有要求,磁芯的大小一般由200匝的繞組所占體積來承認。你可以用40號的導線流過500mA的峰值電流,可是這種導線真實太細,一般的變壓器廠家不會為你繞制。
有用提示除非—定要用,一般情況下不要運用規范小于36號線的導線。
現在我們來剖析為什么不能用電壓變壓器來替代電流互感器?現已知道副邊電壓只要2V,因此原邊電壓為
2V/200=100mV。假設輸入直流電壓為48V,那么電流互感器原邊10mV電壓對48V電壓來說是微不足道的逐個那樣你可以在副邊得到50mA的電流,而對原邊幾乎沒有什么影響。假定另一種情況(不現實的),原邊的輸入直流電壓只要5mV,那么互感器的原邊不可能有10mV的電壓,同時由于原邊阻抗(如反射副邊阻抗)也比較大,抉擇了副邊根本不可能產生50mA的電流。即便整個5mV電壓悉數加在原邊,副邊也只能產生200x5mV=1V的電壓:不能在轉化電阻上產生滿足的電壓。因此,電壓變壓器只能用作變壓器,不能用來檢測電流。
從別的一個視點來看:盡管輸入電源的電壓為48V時,可是流過電流互感器電流的大小不是由原邊的這個48V電壓抉擇的,而是其他要素抉擇的。
電流互感器是有阻抗約束的電壓變壓器。
最終,我們來看一下電流互感器的過失情況怎么樣?答案在于電流互感器的根本界說上:感應的是電流。
有用提示電流互感中的二極管和副邊繞組的電阻不會影響電流的檢測,由于(只要阻抗不是無窮大)串聯電路中電流處處相等,與串聯的元件無關。
實踐作業中,是不是運用肖特基二極管作為整流二極管是沒有關系的:二極管的低通態電壓只影響變壓器,不會影響電流互感器。
假設互感器副邊的電感太小,檢測過失將會增大。也就是激磁電感太小,假定我們要求檢測電流的最大過失為1%,原邊電流為10A,那么副邊電流就是50mA,這就意味著要求激磁電流(副邊)應該小于50mAX1%=500pA。激磁電流沒有流過轉化電阻,我們也無法檢測到這個電流,這樣過失就增大了。我們可以算出副邊電感的最小值
現在的匝數為200,我們需求AL=16mH/200=400nH的磁環,用一般的小鐵氧體磁環就可以了,這種鐵氧體磁環是很容易找到的。