电流互感器的计算公式(图文)民熔

电流互感器的计算公式

我们将设计一个电流互感器。使用电流互感器可以减小测量变换器原边电流时的损耗,比如大功率开关电源，由于电流过大所以需要使用电流互感线圈来监测电流以减少损耗。

电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢?这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难

基本的区别在于：变压器试图把电压从原边变换到副边，而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载决定。

我们通过一个实际的设计例子，可以更好地理解电流互感器的工作原理。假设用电流互感器测量变换器的原边电流，原边10A电流对应1V电压。

当然，我们可以用一个1V/10A=100mΩ的电阻来测量，但是电阻将造成的损耗为1V×10A=10W，这么大的损耗对几乎所有的设计来说都是不能接受的。所以，要选用电流互感器，如图1所示。

图1 用电流检测互感器减小损耗当然，为了减少绕组电阻，我们把原边的匝数取为1匝，同时为了使电流降到一个比较低的水平，副边匝数应该比较多。

如果副边匝数为N，由欧姆定律可得

(10/N)R=1V，在电阻中消耗的功率为

P=(1V)^2/R。

我们假设消耗的功率是50MW（也就是说，我们可以使用100MW电阻），这就要求R不应小于20Ω。如果使用20Ω的电阻，二次侧匝数可根据欧姆定律得出，n=200。

现在我们来看看磁芯。假设二极管是一个普通二极管，通态电压约为1V，电流为

10A/200=50mA。变压器输出电压为1V，二极管导通状态电压为1V，总电压约为2V，频率为250kHz时，磁芯上的磁感应强度不超过

其中4us为一个周期的时间，实际肯定是不到一个周期的。由于原边流过电流的时间不可能超过开关周期(否则，磁芯无法复位)。

所以AE可以很小，B不会很大。在这种情况下，初级或次级磁通的要求不可能由初级磁通和次级磁通之间的要求来确定。

如果不需要隔离电压，铁芯的尺寸一般由200匝绕组的体积决定。

你可以用40根导线来流过500毫安的峰值电流，但这种导线太细了，普通变压器厂家不会为你绕的。实用提示除非必须使用，一般不要使用小于36号线的电线。

现在我们来分析一下为什么不能用电压互感器代替电流互感器？已知二次电压只有2V，所以一次电压为2V/200=100mV。

如果输入直流电压是48V，那么电流互感器一次侧的10 MV电压对于48V电压来说是可以忽略的-这样，在二次侧可以得到50mA的电流，对一次侧的影响很小。

假设另一种情况（不现实），一次侧的输入直流电压只有5mv，那么变压器的一次侧就不能有10mV的电压。同时，由于一次阻抗（如反射二次侧的阻抗）也比较大，二次侧不可能产生50mA的电流。

即使整个5mv电压施加在一次侧，二次侧也只能产生200×5mv=1V的电压：转换电阻上不能产生足够的电压。因此，电压互感器只能作为变压器使用，不能用来检测电流。

从另一个角度看：虽然输入电源电压为48V，但流过电流互感器的电流不是由一次侧48V 电压决定的，而是由其他因素决定的。

电流互感器是具有阻抗限制的电压互感器。

最后，我们来看看电流互感器的误差情况。答案在于电流互感器的基本定义：感应是电流。

实用提示电流互感中的二极管和副边绕组的电阻不会影响电流的测量，因为(只要阻抗不是无穷大)串联电路中电流处处相等，与串联的元件无关。

实际工作中，是不是使用肖特基二极管作为整流二极管是没有关系的：二极管的低通态电压只影响变压器，不会影响电流互感器。

如果互感器副边的电感太小，测量误差将会增大。也就是激磁电感太小，假设我们要求测量电流的最大误差为1%，原边电流为10A，那么副边电流就是50mA，这就意味着要求激

磁电流(副边)应该小于50mA×1%=500μA。激磁电流没有流过转换电阻，我们也无法检测到这个电流，这样误差就增大了。我们可以算出副边电感的最小值

现在的匝数为200，我们需要

AL=16mH/200=400nH的磁环，用普通的小铁氧体磁环就可以了，这种铁氧体磁环是很容易找到的。