霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的.它有兩種工作方式,即磁平衡式和直式.霍爾電流傳感器一般由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾器件、(次級線圈)和放大電路等組成.

1 直放式電流傳感器(開環(huán)式)

眾所周知,當(dāng)電流通過一根長導(dǎo)線時,在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場,這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比,它可以通過磁芯聚集感應(yīng)到霍爾器件上并使其有一信號輸出.這一信號經(jīng)信號放大器放大后直接輸出,一般的額定輸出標(biāo)定為 4V.

2 磁平衡式電流傳感器(閉環(huán)式)

磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流 Ip 在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈,電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補償, 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。

磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當(dāng)主回路有一電流通過時,在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上, 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通,從而獲得一個補償電流 Is. 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ,該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場, 使霍爾器件的輸出逐漸減小.當(dāng)與 IH 與匝數(shù)相乘 與“原邊電流與匝數(shù)相乘”所產(chǎn)生的磁場相等時, IH 不再增加,這時的霍爾器件起指示零磁通的作用, 此時可以通過IH 來平衡.被測電流的任何變化都會破壞這一平衡. 一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出.經(jīng)功率放大后,立即就有相應(yīng)的電流 IH 流過次級繞組以對失衡的磁場進(jìn)行補償.從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到 1μs,這是一個動態(tài)平衡的過程。

工作原理主要是霍爾效應(yīng)原理.

一、以零磁通閉環(huán)產(chǎn)品原理為例:

1、當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流 IP 會產(chǎn)生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應(yīng)電壓，通過后續(xù)電子電路可把這個微小的信號轉(zhuǎn)變成副邊電流 IS，并存在以下關(guān)系式： IS* NS= IP*NP 其中，IS—副邊電流；IP—原邊電流；NP—原邊線圈匝數(shù)；NS—副邊線圈匝數(shù)；

NP/NS—匝數(shù)比，一般取 NP=1。

電流傳感器的輸出信號是副邊電流 IS，它與輸入信號（原邊電流 IP）成正比， IS 一般很小，只有 10~400mA。如果輸出電流經(jīng)過測量電阻 RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號。

2、傳感器供電電壓 VA

VA 指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。超過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，另外，傳感器的供電電壓 VA 又分為正極供電電壓 VA+和負(fù)極供電電壓 VA-。要注意單相供電的傳感器，其供電電壓 VAmin 是雙相供電電壓 VAmin 的 2 倍，所以其測量范圍要相供高于雙電的傳感器。

3、測量范圍 Ipmax

測量范圍指電流傳感器可測量的最大電流值，測量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值 IPN。二、電流傳感器主要特性參數(shù)1、標(biāo)準(zhǔn)額定值 IPN 和額定輸出電流 ISN

IPN 指電流傳感器所能測試的標(biāo)準(zhǔn)額定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN 的大小與傳感器產(chǎn)品的型號有關(guān)。 ISN 指電流傳感器額定輸出電流，一般為 10~400mA，當(dāng)然根據(jù)某些型號具體可能會有所不同。

2、 偏移電流 ISO

偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時，在 25℃，IP=0 時的情況下，偏移電流已調(diào)至最小，但傳感器在離開生產(chǎn)線時，都會產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。

3、 線性度

線性度決定了傳感器輸出信號（副邊電流 IS）與輸入信號（原邊電流 IP）在測量范圍內(nèi)成正比的程度。

4、 溫度漂移

偏移電流 ISO 是在 25℃時計算出來的，當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時，ISO 會產(chǎn)生變化。因此，考慮偏移電流 ISO 的最大變化是很重要的，其中，IOT 是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值。5、 過載電流傳感器的過載能力是指發(fā)生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電

流的持續(xù)時間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值，過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。

5、 精度

霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流 IPN。在+25℃時，傳感器測量精度與原邊電流有一定影響，同時評定傳感器精度時還必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。