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申请/专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院

摘要：本发明公开了一种基于隧道磁电阻效应的双向大电流TMR传感器，包括测量头和信号处理单元。所述测量头包括4个U型外壳、8个补偿线圈、4个L型聚磁磁芯、4个TMR元件；所述信号处理单元采用以二极管钳位型三电平电路为核心的控制拓扑结构，通过TMR元件感应磁场变化，形成TMR电势VT，电势经过运算放大电路、PI调节电路、载波产生电路、比较电路、光耦电路、二极管钳位型三电平电路最终形成补偿线圈的反馈电流，从而使TMR元件始终处于零磁通状态。本发明的TMR电流传感器控制电路结构简单，输出信号纹波小，且具有很高的测量精度、线性度和较大的测量范围，通过仿真及实验验证表明，本发明各项指标均已达到核聚变领域的要求，具有广泛的实用性。

主权项：1.一种基于隧道磁电阻效应的双向大电流TMR传感器，其特征在于，包括测量头和信号处理单元，所述测量头包括4个U型外壳、4个L型聚磁磁芯、4个TMR元件、8个补偿线圈；信号处理单元包括电压驱动电路、运算放大电路、PI调节电路、载波生成电路、比较电路、光耦电路、二极管钳位型三电平电路、偏置调零电路；其中，4个U型外壳依次连接构成矩形状，4个L型聚磁磁芯首尾相连固定于4个U型外壳内侧，且L型聚磁磁芯的L型拐角与U型外壳构成的矩形的直角相配合，每个TMR元件放置于每2个L型聚磁磁芯连接处的中心，每个L型聚磁磁芯穿过2个补偿线圈的中心；8个补偿线圈分为4组，每组的2个补偿线圈不在同一个L型聚磁磁芯上，记所述每组的2个补偿线圈所在的矩形边对应的聚磁磁芯构成一个测量臂，每个测量臂上的2个补偿线圈通过首尾相连组成1个二次绕组，每个二次绕组流入的电流由放置在该测量臂中间位置的TMR元件单独控制；位于测量头的TMR元件在电压驱动电路的作用下感应到有磁场变化时，产生TMR电势VT，TMR电势VT经过运算放大电路到达PI调节电路，载波生成电路输出正负载波，经PI调节电路调节后的TMR电势VT信号与正负载波进行比较，产生一定占空比的PWM波，PWM波经过光耦电路到达二极管钳位型三电平电路进行信号的功率放大，功率放大后的信号通入1个测量臂上的2个串联补偿线圈，补偿线圈通入电流信号后，产生反向变化的磁场，从而使TMR元件始终保持在零磁通的工作状态；采集与补偿线圈相连的采样电阻两端的电压信号，经过偏置调零电路调理后，乘以一定的增益即得到一次侧被测电流。

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