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霍爾電流傳感器

返回列表來(lái)源：柏艾斯發(fā)布日期：2019-02-26 11:10:53瀏覽：-查看手機(jī)網(wǎng)址

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工業(yè)場(chǎng)合電力應(yīng)用廣泛，對(duì)電流的測(cè)量必不可少，因此在很多領(lǐng)域均用到電流傳感器測(cè)量器件用于測(cè)量電流。

基于不同原理有不同類型的電流傳感器。對(duì)于不同的被測(cè)電流的類型，有不同類型的傳感器（原理不同）對(duì)應(yīng)，比如測(cè)量純交流（通常的市電）還是以互感器為主，既經(jīng)濟(jì)又可靠，精度也能保證。如果被測(cè)的交流電流非常大，那么羅氏線圈（Rogowski Coil）則有著明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于測(cè)量直流來(lái)說(shuō)，我們經(jīng)常用到的是基于霍爾原理的電流傳感器。

電流傳感器_1_1

電流傳感器_2_2

霍爾原理的電流傳感器應(yīng)用非常廣泛，自上個(gè)世紀(jì)末開始流行，國(guó)內(nèi)的通訊電源開始采用來(lái)自于國(guó)外技術(shù)的霍爾電流傳感器，得到了很好的應(yīng)用效果，此后國(guó)內(nèi)供應(yīng)廠商也如雨后春筍般涌現(xiàn)。柏艾斯初創(chuàng)于2004年，技術(shù)源于于歐洲，經(jīng)過(guò)大量的技術(shù)創(chuàng)新，形成了自己的風(fēng)格，和自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

電流傳感器_3

電流傳感器_4

表1 各種測(cè)量方法性能對(duì)比

	測(cè)量帶寬	直流電流	測(cè)量精度	熱漂移(ppm/K)	電氣隔離	測(cè)量范圍	能量損失
同軸分流電阻	MHz	可測(cè)	0.1%~2%	25~300	否	kA	W~kW

表貼分流電阻	kHz~MHz	可測(cè)	0.1%~2%	25~300	否	mA~A	mW~W

Trace電阻	kHz	可測(cè)	0.5%~5%	50~200	否	A~kA	mW

電流變壓器	kHz~MHz	不可測(cè)	0.1%~1%	<100	是	A~kA	mW

羅氏線圈	kHz~MHz	不可測(cè)	0.2%~5%	50~300	是	A~mA	mW

霍爾效應(yīng)	kHz	可測(cè)	0.5%~5%	50~1000	是	A~kA	mW

磁通門	kHz	可測(cè)	0.001%~0.5%	<50	是	mA~kA	mW~W

AMR傳感器(閉環(huán)無(wú)磁芯) 無(wú)磁芯開環(huán)	kHz	可測(cè)	0.5%~2%	100~200	是	A	mW

GMR/AMR/霍爾傳感器	kHz	可測(cè)	1%~10%	200~1000	是	mA~kA	mW

光纖電流測(cè)量	kHz~MHz	可測(cè)	0.1%~1%	<100	是	kA~MA	W

在一般工業(yè)場(chǎng)合，霍爾原理的應(yīng)用最為普遍，其他原理我公司只涉及到一部分，比如磁通門、羅氏線圈，互感器（電流變壓器）、分流器等，對(duì)于光纖電流測(cè)量和xMR測(cè)量本公司沒有進(jìn)行深入的研究。因此我們僅對(duì)霍爾開環(huán)原理和閉環(huán)原理進(jìn)行展示和討論。

霍爾開環(huán)原理比較簡(jiǎn)單，通過(guò)霍爾元器件，直接感測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，放大輸出即可，即Ip->H->B->Vh->Vout這樣的簡(jiǎn)單邏輯。

閉環(huán)霍爾原理是在開環(huán)霍爾的基礎(chǔ)上增加了反饋線圈（二次補(bǔ)償線圈），使得磁芯中的磁通保持在零磁通狀態(tài)，所以閉環(huán)霍爾電流傳感器也叫作零磁通電流傳感器或者磁平衡電流傳感器（當(dāng)然，只要屬于閉環(huán)反饋原理的電流傳感器，其磁芯均為零磁通或磁平衡狀態(tài)），其原理圖如下：

其邏輯是：Ip->H->B->Vh->Vout->Is->B=0?？梢姶判局械拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度始終保持為零，二次線圈的輸出電流Is大小為Ip/N,嚴(yán)格按照匝數(shù)比輸出，比如1000A閉環(huán)電流傳感器輸出電流為1000A/5000，輸出為200mA (按照1:5000的匝數(shù)比輸出)。

這種閉環(huán)反饋的原理，可以使磁芯始終工作在零磁通的狀態(tài)，也就是其磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為零。應(yīng)用這種閉環(huán)反饋原理，基于磁通門或AMR,GMR,TMR的磁阻電流傳感器也能取得同樣的效果。

對(duì)于開環(huán)霍爾來(lái)說(shuō)，由于工藝簡(jiǎn)單，在直流測(cè)量的場(chǎng)合比較適用，但對(duì)于要求精度較高或反應(yīng)時(shí)間較高的場(chǎng)合，就有些力不從心，這時(shí)閉環(huán)原理的霍爾電流傳感器就有了用武之地。又因?yàn)殚]環(huán)霍爾的輸出只與匝數(shù)比相關(guān)，體積上可以做的很大，電流范圍可以非常大，比如在煉鋁工廠、電鍍工廠，可能需要幾十萬(wàn)安培的電流測(cè)量，這時(shí)閉環(huán)霍爾就非常適用，其精度、可靠性等均能得到保證。

從安裝形式上，霍爾電流傳感器可以分為PCB式安裝、盤式固定安裝。