專利名稱：高頻高壓電流測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電流測量裝置，尤其是一種具有變流器(current transformer, CT )的電流測量裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今電流測量常用的方法包括變流器法、電阻壓降法、霍爾(Hall)組 件法。其中，電阻壓降法無法與待測物分隔，而只能采用固定于待測物的設(shè) 計方式。相較之下，變流器法與霍爾組件法則無此限制，而適用于可移動的 儀器。又，就變流器法與霍爾組件法的比較而言，雖然霍爾組件法具有較佳 的準(zhǔn)確度，但是其電路較為復(fù)雜、成本較高昂，同時，其適用的動態(tài)范圍較 窄。因此，變流器法仍有其產(chǎn)業(yè)利用上的價值。圖l是顯示一典型變流器20的結(jié)構(gòu)示意圖，而圖2是此變流器運作的等 效電路圖。如圖中所示， 一待測電流源I (未圖標(biāo)于圖1)連接至一導(dǎo)線IO。 此導(dǎo)線10就電路上而言，可以相互串接的電阻rl與電感L1表示，而與待測 電流源I構(gòu)成一初級回路。此變流器20就結(jié)構(gòu)上而言，是由一環(huán)狀磁芯(core) 22與一次級線圏 24所構(gòu)成。導(dǎo)線10貫穿環(huán)狀^f茲芯22的中心孔22a,而次級線圈24纏繞于環(huán) 狀磁芯22。而如圖l所示，此次級線圏24就電路上而言，可視為相互串接的 一次級線圈電阻r2與一次級線圏電感L2。通常，另有一電壓偵測電阻R串接 至前述次級線圏電阻r2與次級線圏電感L2,而構(gòu)成一次級回路20?；旧?，導(dǎo)線IO是通過磁芯(core) 22磁性耦合至次級線圈24。因此， 產(chǎn)生于初級回路上的電流il是通過此磁芯22,在次級回路20上產(chǎn)生一電動
勢(electromotive force),并借由此電動勢在次級回路20上形成另 一個電 流12 。不過，如圖中所示，導(dǎo)線IO與次級線圈24間亦會構(gòu)成一耦合電容C,而 在次級線圈24上產(chǎn)生電容耦合信號?；旧希诘碗妷夯蚴堑皖l測量的情況 下，由于由導(dǎo)線IO所引發(fā)的電場干擾并不明顯，因此，測量時電容耦合信號 的問題并不突顯。但是，當(dāng)用于測量高電壓或是高頻的電流時，由導(dǎo)線10所 引發(fā)的電容耦合信號就會變得明顯。此信號會與待測信號相重疊，而使測量 的精確度嚴(yán)重下降。于是，如何提高變流器測量方式的信號誤差比，以有效應(yīng)用于高電壓或 是高頻測量的環(huán)境，將會對于變流器的應(yīng)用價值的提升，有極為重要的影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電流測量裝置，以變流器法進行電流測量。 并且，此電流測量裝置可以有效防止電容耦合信號的干擾。本發(fā)明提供一種電流測量裝置，用以測量一待測電路的電流值。此電流 測量裝置包括一環(huán)狀磁芯、 一次級線圏、 一隔離層與一放大電路。其中，環(huán) 狀磁芯環(huán)繞待測電路。次級線圈纏繞環(huán)狀磁芯。隔離層實質(zhì)上遮蔽次級線圈 與環(huán)狀磁芯，以阻擋次級線圈與待測電路間的靜電耦合。并且，隔離層上形 成有一開口，以消減因此隔離層所造成的渦流(eddy current)損耗。放大 電路連接次級線圈，以放大次級線圈上的電流。本發(fā)明亦提供一種變流器，此變流器包括一環(huán)狀磁芯、 一次級線圈與一 隔離層。其中，環(huán)狀磁芯環(huán)繞待測電路。次級線圈纏繞環(huán)狀磁芯。隔離層實 質(zhì)上遮蔽次級線圈與環(huán)狀磁芯，以阻擋次級線圈與待測電路間的靜電耦合。 一開口形成于隔離層上，以消減因隔離層所造成的渦流(eddy current)損 耗。


圖l是一典型變流器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的變流器運作的等效電路圖。圖3是本發(fā)明變流器一較佳實施例的等效電路圖。圖4是本發(fā)明變流器另一較佳實施例的等效電路圖。圖4A是本發(fā)明變流器又一較佳實施例的等效電路圖。圖5是本發(fā)明變流器一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A是圖5的變流器的內(nèi)部構(gòu)造示意圖。圖6是一典型差動放大電路的電路圖。符號說明導(dǎo)線10變流器20環(huán)狀》茲芯22次級線圏24中心孔22a變流器100環(huán)狀磁芯120次級線圈140隔離層160放大電路200待測電路50輸出接腳150a， 150b開口 162接地接腳190負載電阻170， 170a， 170b
具體實施方式
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以借由以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。請參照圖3所示，是本發(fā)明的電流測量裝置一較佳實施例的電路示意圖。如圖中所示，此電流測量裝置包括一環(huán)狀磁芯120、 一次級線圈140、 一隔離 層160與一放大電路200。其中，環(huán)狀磁芯120、次級線圈140與隔離層160 構(gòu)成一變流器(current transformer, CT) 100。；改大電路200連接至次級 線圈140,以放大次級線圈140上的電流信號。次級線圏140的兩端連接至放 大電路200,并且，在次級線圈140中間接地G。同時，此變流器100并設(shè)置 有一負載電阻170并聯(lián)于次級線圈140。同時請參照圖5與圖5A,是圖3中變流器100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所 示，環(huán)狀磁芯120環(huán)繞待測電路50,而次級線圏140纏繞環(huán)狀;茲芯120。此 次級線圏140的兩端分別連接至一輸出接腳150a與150b,以連接至放大電路 200。為了使次級線圏140中間接地，此變流器100并制作有一接地接腳190 連接至次級線圏140的中間位置。隔離層160實質(zhì)上遮蔽次級線圈140與環(huán)狀磁芯120。此隔離層160可以 由導(dǎo)電石墨、銀、銅等導(dǎo)電材質(zhì)，以蒸鍍等方式所制作于一塑料外殼上，然 亦不限于此。由于此隔離層160的存在，原本會形成于待測電路50與次級線圈140間 的耦合電容(請參照圖2所示)，改為形成于待測電路50與隔離層160間， 而可以有效阻擋次級線圏140與待測電路50間的靜電耦合，避免在次級線圏 140上產(chǎn)生不必要的電容耦合信號。若是隔離層160完全遮蔽環(huán)狀磁芯120,將導(dǎo)致渦流(eddy current)耗 損的產(chǎn)生，而影響變流器100的感應(yīng)信號的品質(zhì)。因此，本發(fā)明必須在隔離 層160上形成一開口 162，以消除因隔離層160的設(shè)置所造成的渦流損耗?；?本上，此開口 162的位置并未有特別的限制。然而，就一較佳實施例而言， 如圖中所示，為兼顧制作的便利性與消減渦流損耗的有效性，此開口 162可 為一環(huán)狀切口，位于對應(yīng)于環(huán)狀磁芯120的內(nèi)側(cè)壁處。值得注意的是，由于此開口162的存在，次級線圈140與待測電路50間 仍然可能存在靜電耦合，而在次級線圈140上產(chǎn)生少量電容耦合信號。為了 進一步去除此電容耦合信號，前述放大電路200可以采用一差動放大電路(如 圖6所示)，專以放大由環(huán)狀磁芯120感應(yīng)待測電流(即由磁場感應(yīng))所生的 差動信號。同時，次級線圏140采中間接地的設(shè)計，以有效排除來自待測電 路50的靜電耦合信號。請參照圖4所示，是本發(fā)明的電流測量裝置另一較佳實施例的電路圖。 此電流測量裝置包括一環(huán)狀^f茲芯120、 一次級線圈140、 一隔離層160、 二負 載電阻170a與170b與一放大電路200。其中，環(huán)狀,茲芯120、次級線圈140 與隔離層160構(gòu)成一變流器100。放大電路200連接至次級線圈140，以放大 次級線圈140上的電流信號。相較于圖3的實施例中僅具有一負載電阻170,本實施例使用二互相串接 的負載電阻170a與170b,而此二負載電阻170a與170b并聯(lián)于次級線圈140。 此外，相較于圖3的實施例中次級線圈140中間接地，如圖4所示，本實施 例除了可以將二負載電阻170a與170b相接的接點接地G以排除來自待測電 路50的靜電耦合信號外；如圖4A所示，本實施例亦可以在二負載電阻170a 與170b間串接一中間接地的可變電阻172，以排除來自待測電路50的靜電耦 合信號。綜上所述，本發(fā)明的變流器100通過隔離層160的使用，可以有效降低 靜電耦合信號的產(chǎn)生，同時搭配開口 162的制作，可以避免渦流耗損對于感 應(yīng)品質(zhì)的影響。此設(shè)計特別對于高電壓與高頻環(huán)境的測量有其實益。由于在 隔離層160制作開口 162,還可能使部分靜電耦合信號得以穿透隔離層160而 影響次級線圏140上的電流信號。因此，本發(fā)明同時使用差動放大電路200, 搭配次級線圈140中間接地的電路設(shè)計(或是將二負載電阻170a與170b相
接的接點接地)，以進一步排除來自待測電路50的靜電耦合信號。以上所述是利用較佳實施例詳細說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍， 而且熟知此類技藝人士皆能明了，適當(dāng)而作少許的改變及調(diào)整，仍將不失本 發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種高頻高壓電流測量裝置，用以測量一待測電路的電流值，包括一環(huán)狀磁芯，環(huán)繞該待測電路；一次級線圈，纏繞該環(huán)狀磁芯；一隔離層，實質(zhì)上遮蔽該次級線圈與該環(huán)狀磁芯，以阻擋該次級線圈與該待測電路間的靜電耦合，并且，該隔離層上形成有一開口，以消減該隔離層所造成的渦流損耗；以及一放大電路，連接該次級線圈，以放大該次級線圈上的電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的高頻高壓電流測量裝置，其中，該次級線圏中 間接地。
3. 如權(quán)利要求l所述的高頻高壓電流測量裝置，還包括一負載電阻， 并聯(lián)于該次級線圏。
4. 如權(quán)利要求1所述的高頻高壓電流測量裝置，還包括二負載電阻， 互相串接，且并聯(lián)于該次級線圏。
5. 如權(quán)利要求4所述的高頻高壓電流測量裝置，其中，該二負載電阻 的接點接地。
6. 如權(quán)利要求4所述的電流測量裝置，其中，該二負栽電阻間串接有 一中間接地的可變電阻。
7. 如權(quán)利要求1所述的高頻高壓電流測量裝置，其中，該放大電路是 一差動》文大電路。
8. 如權(quán)利要求1所述的高頻高壓電流測量裝置，其中，該隔離層是由 導(dǎo)體導(dǎo)電石墨、銀、銅蒸鍍所構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求1所述的高頻高壓電流測量裝置，其中，該開口是一環(huán) 狀切口 。
10. 如權(quán)利要求1所述的高頻高壓電流測量裝置，其中，該環(huán)狀磁芯、 該次級線圏與該隔離層構(gòu)成一變流器。
全文摘要
一種電流測量裝置。此電流測量裝置包括一環(huán)狀磁芯、一次級線圈、一隔離層與一放大電路。其中，環(huán)狀磁芯環(huán)繞一待測電路；次級線圈纏繞環(huán)狀磁芯；隔離層實質(zhì)上遮蔽次級線圈與環(huán)狀磁芯，以阻擋次級線圈與待測電路間的靜電耦合；隔離層上必須制作一開口，以避免因隔離層所造成的渦流(eddy current)損耗；放大電路連接次級線圈，以放大次級線圈上的電流。
文檔編號G01R19/00GK101131406SQ20061011596
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者蔡明和, 許麗惠, 黃軍衛(wèi) 申請人:致茂電子股份有限公司