一种主动激励B型漏电流传感器的制作方法

本技术属于漏电流检测，具体涉及一种主动激励b型漏电流传感器。

背景技术：

1、b型漏电流传感器是一种能够检测多种类型漏电流的传感器，涵盖交流、脉动直流、高频交流和平滑直流等多种成分。该传感器尤其适用于电动汽车充电桩、光伏逆变器、储能变流器以及储能电池管理系统。

2、目前，应用于电动汽车充电桩的b型漏电流传感器大多采用磁通门自激振荡技术，此技术对应的自激振荡方案有两条实现路径。第一条路径是开发者选用磁通门专用芯片。采用这一方案的优势明显，芯片厂商已将自激振荡电路集成于芯片内部，不仅集成度高、分立元器件数量少，还能使pcba体积保持较小；同时，厂商会提供推荐参考电路供开发者使用，有助于缩短开发周期；此外，该方案性能良好，测试精度也较高。不过，该方案存在一个明显的缺点，即价格较为昂贵。第二条路径是开发者采用分立元器件自行搭建振荡电路。该方案有两大优点，其一，总成本仅为专用芯片方案的一半，成本优势十分显著；其二，性能处于适中水平，能够满足iec62752标准、iec62955标准以及gb16917.1标准的要求。但该方案同样存在不足之处，具体表现为分立元器件数量较多，导致pcba体积偏大。

3、在一些高精尖仪器产品上采用专用芯片方案，从技术应用角度来看无疑是可行的，但从市场需求层面分析，市场对于性能能够满足使用需求且价格实惠的产品有着更大的需求。因此，行业内需要一种既价格便宜又能保持较小体积的方案。需要指出的是，参见图1，由分立元器件搭建的自激振荡方案，其组成部分通常包括线圈、电源电路、浪涌保护电路、参考电压电路、方波自激振荡电路、磁调解电路、自检电路以及mcu。由于该方案的分立元器件数量较多，在实际应用中难以满足产品对小体积的要求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种主动激励b型漏电流传感器，用于解决现有b型漏电流传感器采用专用磁通门芯片方案价格昂贵，以及采用分立元器件搭建自激振荡方案时pcba体积大的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

3、一种主动激励b型漏电流传感器，包括电源电路、mcu、自检电路、线圈、浪涌保护电路、线圈励磁电路、参考电压电路以及adc采样电路，其中，所述电源电路与所述自检电路、所述浪涌保护电路、所述mcu和参考电压电路分别电连接以提供工作电压，所述mcu与所述自检电路和adc采样电路分别电连接，所述线圈分别与所述自检电路和所述浪涌保护电路电连接，所述浪涌保护电路与所述线圈励磁电路电连接，所述参考电压电路与所述线圈励磁电路电连接，所述线圈励磁电路与所述adc采样电路电连接。

4、在一种可能的实现方式中，所述线圈包括激励绕组和自检绕组，所述激励绕组与所述浪涌保护电路电连接，所述自检绕组与所述自检电路电连接。

5、在一种可能的实现方式中，所述浪涌保护电路包括tvs管和肖特基二极管，所述浪涌保护电路包括tvs管和肖特基二极管，所述tvs管与所述励磁绕组并联，所述肖特基二极管一端和励磁绕组电连接，另一端和vcc直流电或地电连接，所述浪涌保护电路通过所述肖特基二极管与所述激励绕组电连接，所述浪涌保护电路通过所述tvs管与所述激励绕组电连接，所述浪涌保护电路的输出端与所述线圈励磁电路电连接。

6、在一种可能的实现方式中，所述线圈励磁电路包括电压跟随器u1、磁珠r3、磁珠r4以及采样电阻r2，所述mcu的pwm信号输出端与所述电压跟随器u1的输入端电连接，所述电压跟随器u1的输出端与所述磁珠r3的一端电连接，所述磁珠r3的另一端与所述激励绕组的一端电连接，所述激励绕组的另一端与所述磁珠r4的一端电连接，所述磁珠r4的另一端与所述采样电阻r2的一端电连接，所述采样电阻r2的另一端与所述adc采样电路的输入端电连接。

7、在一种可能的实现方式中，所述参考电压电路包括电压跟随器u2和两个阻值相同的电阻，所述两个阻值相同的电阻串联后与所述电源电路电连接，所述两个阻值相同电阻的串联节点与所述电压跟随器u2的输入端电连接，所述电压跟随器u2的输出端与所述采样电阻r2靠近所述磁珠r4的一端电连接。

8、在一种可能的实现方式中，所述adc采样电路包括磁珠、电阻以及电容，所述磁珠、电阻与电容组成低通滤波器，所述adc采样电路的输入端与所述采样电阻r2的另一端电连接，所述adc采样电路的输出端与所述mcu的adc采样输入端电连接。

9、在一种可能的实现方式中，所述自检电路包括电阻r5、npn三极管q1，所述mcu的自检信号输出端与所述npn三极管q1基极电连接，所述npn三极管q1的发射极接地，所述npn三极管q1的集电极与所述电阻r5的一端电连接，所述电阻r5的另一端与所述自检绕组的一端电连接，所述自检绕组的另一端与所述电源电路电连接。

10、在一种可能的实现方式中，所述mcu生成固定频率或变频且幅值为设定电压的pwm方波，所述pwm方波通过所述mcu的pwm信号输出端传输至所述电压跟随器u1的输入端。

11、在一种可能的实现方式中，所述电源电路接入外部直流供电，所述外部直流供电为外部设备内部pcb板上的ldo或dc-dc电源芯片输出电压。

12、在一种可能的实现方式中，所述tvs管为双向tvs管，所述肖特基二极管将所述浪涌保护电路输入端与输出端之间的电压钳位在特定范围，所述双向tvs管抑制所述激励绕组感应到的瞬时浪涌高压。

13、本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

14、主动激励b型漏电流传感器通过优化元器件数量有效降低了成本。它借助mcu生成激励方波，省去了自激振荡方案中必需的运算放大器和反馈电阻。同时，复用充电桩内部pcb板上ldo或dc-dc等电源芯片的输出电压，不再额外设置电源芯片；参考电压电路也无需稳压芯片，而是通过两个阻值相同且精度较高的电阻分压来获取所需电压；adc采样电路省去了自激振荡方案中的积分电路，仅保留低通滤波器。这些冗余硬件的去除减少了元器件的采购数量，从而降低了基础硬件成本。

15、此外，该方案采用国产元器件，替代了传统依赖的美日韩等第一梯队半导体公司的器件，不仅规避了因供应链不稳定可能导致的采购成本暴涨风险，还依托国产器件的高性价比进一步压缩了采购开支。综合来看，该方案的成本低于分立元器件搭建的自激振荡方案，更低于专用磁通门芯片方案，有效控制了产品的整体生产成本。

16、主动激励b型漏电流传感器通过去除冗余硬件，所用元器件数量远少于自激振荡方案，且与专用磁通门芯片方案的元器件数量基本相当，大幅减少了元器件在pcba上的基础占用空间。同时，方案采用全贴片元器件并优选小体积封装。其中，mcu选用qfn-20封装，其体积小于tssop-20封装；双路运算放大器采用msop-8封装，占用pcb面积小于两个单路soic-8封装或sot-23-5封装的运算放大器；tvs管选用sod-123fl封装，搭配sot-323封装的肖特基二极管，该组合占用pcb面积小于do-214ac封装tvs管与sot-323封装肖特基二极管的组合；其余阻容元器件均采用0402封装。小体积封装的应用进一步压缩了元器件在pcba上的占用面积，最终实现了pcba体积的减小，满足了产品在安装空间有限场景下的使用需求。