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带您计算电流互感器！

我们将设计一个电流互感器. 在测量转换器（例如大功率开关电源）的一次电流时，使用电流互感器可以减少损耗，因为电流太大，因此有必要使用电流互感器线圈来监视电流以减少损耗.

电流互感器和普通电压互感器有什么区别？即使是高级磁性元件设计人员也很难回答这个问题. 基本区别在于，变压器尝试将电压从初级侧转换到次级侧，而电流互感器尝试将电流从初级侧转换到次级侧. 电流互感器的电压由负载决定.

通过一个实际的设计实例，我们可以更好地理解电流互感器的工作原理.

假定使用电流互感器测量转换器的一次电流，则一次电流10A对应于1V电压. 当然，我们可以使用1V / 10A =100mΩ的电阻进行测量，但是由该电阻引起的损耗为1V×10A = 10W. 如此大的损失对于几乎所有设计都是无法接受的. 因此电流互感器大小，应选择电流互感器，如图1所示.

图1使用电流检测变压器降低损耗

当然，为了减小绕组电阻，我们将初级侧的匝数设为1匝，并且为了将电流减小至较低水平，次级侧的匝数应为多一点. 如果次级侧的匝数为N，则欧姆定律给出（10 / N）R = 1V，电阻器中消耗的功率为P =（1V）^ 2 /R. 我们假定消耗的功率为50mW （也就是说，我们可以使用100mW规格的电阻器），这要求R不应小于20Ω. 如果使用20Ω电阻，则可以根据欧姆定律获得次级匝数N = 200.

现在让我们看一下磁芯，假设二极管是普通的普通二极管，通态电压约为1V，电流为10A / 200 = 50mA. 变压器的输出电压为1V，加上二极管的导通电压为1V，总电压约为2V. 在250kHz下工作时，铁芯上的磁感应强度不会超过:

4us是一个周期的时间，但绝对小于一个周期.

因为流过初级侧的电流不能超过开关周期（否则，无法复位内核）. 因此，Ae可以很小电流互感器大小，而B不能很大. 在该示例中，不能通过损耗要求或磁通饱和要求来确定磁芯的尺寸. 它更可能由初级侧和次级侧之间的隔离电压确定. 如果不需要隔离电压，则磁芯的大小通常由200匝绕组占据的体积决定. 您可以使用40号线材来流过500mA的峰值电流，但是这种线材太细，普通变压器制造商不会为您绕线.

实用提示: 除非必须使用，否则在正常情况下，请勿使用尺寸小于36股的电线.

现在让我们分析为什么不能用电压互感器代替电流互感器？已知次级电压仅为2V，因此初级电压为2V / 200 = 100mV. 如果输入直流电压为48V，则对于48V电压而言，电流互感器一次侧的10mV电压可以忽略不计，那么在二次侧可获得50mA的电流，而对一次侧的影响很小. 假设另一种情况（不切实际），则初级侧的输入直流电压仅为5mV，则变压器的初级侧不能具有10mV的电压，并且由于初级侧阻抗（例如反射次级侧阻抗）也为相对较大，则决定没有次级侧，就不可能产生50mA的电流. 即使将整个5mV的电压施加到初级侧，次级侧也只能产生200×5mV = 1V的电压: 它不能在转换电阻上产生足够的电压. 因此，该电压互感器只能用作变压器，不能用于检测电流.

从另一个角度来看: 尽管输入电源电压为48V，但流经电流互感器的电流不是由初级侧的48V电压决定的，而是由其他因素决定的.

电流互感器是具有有限阻抗的电压互感器.

最后，让我们看一下电流互感器的错误. 答案在于电流互感器的基本定义: 感应电流.

实用提示: 电流互感中二极管和次级绕组的电阻不会影响电流测量，因为（只要阻抗不是无限的）串联电路中的电流在任何地方都是相等的，无论串联的组件.

在实际工作中，是否将肖特基二极管用作整流二极管并不重要: 二极管的低导通电压仅会影响变压器，而不会影响电流互感器.

如果变压器次级侧的电感太小，则测量误差将增加. 也就是说，励磁电感太小，假设测量电流的最大误差为1％，初级电流为10A，则次级电流为50mA，这意味着励磁电流（次级）应小于50mA. ×1％= 500微安励磁电流没有流过转换电阻，我们无法检测到该电流，因此误差会增加. 我们可以计算出次级电感的最小值:

现在匝数为200，我们需要一个AL = 16mH / 200 = 400nH的磁环，只需使用普通的小铁氧体磁环即可. 这种铁氧体磁环很容易找到.

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