安科瑞虞佳豪

霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器?；魻栃谴烹娦囊环N。

這一現象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導電機構時發(fā)現的。后來發(fā)現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象制成的各種霍爾元件，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。

霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術、檢測技術及信息處理等方面?；魻栃茄芯堪雽w材料性能的基本方法。

通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。

一、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

二、開關型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數字量。

根據霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。

霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于半導體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的附加電場。電場的指向取決定于試樣的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側面偏移，

當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側電荷的積累就達到平衡，故有：

⑴ 其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則

⑵由⑴、⑵兩式可得

⑶ 即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數 稱為霍爾系數，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）

霍爾電流傳感器的應用范圍

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，廣泛應用于電流監(jiān)控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、焊接應用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號采集和反饋控制，具有響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強等優(yōu)點。

直流列頭柜是一款針對數據中心機房能源末端，綜合采集所有能源數據的智能配電柜。為終端能源監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度測量數據，通過顯示單元，實時反映電能質量數據，并通過 RS485 通訊將數據上傳至后臺環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，以達到對整個配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控和運行質量的管理。幫助用戶優(yōu)化網絡數據中心，加強能耗管理，提高服務器機架運行效率。其主要運用于電信、金融、政府 IT 等數據中心或工業(yè)企業(yè)等重要客戶，為網絡服務器等重要設備提供電力分配，配電回路保護、計量、管理與計算機接地等服務。

霍爾電流傳感器助力數據中心節(jié)能降耗

直流列頭柜采用多回路監(jiān)控裝置，它既可以通過測量進線電流、電壓、功率、電能參數等，還可以同時監(jiān)測出多路支路電流、漏電流、電壓、功率、電能參數等。同時可顯示累積的電能和增量電能，監(jiān)測了系統(tǒng)運行的各項參數，并通過 HMI 綜合顯示，降低了對配電柜空間的占用，提高了配電柜的容積率。

霍爾電流傳感器可以采集主進線電流、多路支路直流電流及漏電流。霍爾電流傳感器將一次側直流電流轉化為模擬量信號輸出給多回路監(jiān)控裝置，多回路監(jiān)控裝置對模擬量信號進行采樣，計算出測量電流大小。直流列頭柜一次系統(tǒng)圖和實物圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 直流列頭柜一次系統(tǒng)圖

圖2 直流列頭柜實物圖

2020年，數據中心建設被正式列入新基建戰(zhàn)略。近幾年越來越受到國家重視，數據中心是新基建有序運行的基礎保障，被視為“新基建的基礎設施”。

在“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要，第十一章中明確指出，“加快構建全國一體化大數據中心體系，強化算力統(tǒng)籌智能調度，建設若干國家樞紐節(jié)點和大數據中心集群”。

裝有安科瑞霍爾電流傳感器的直流列頭柜已經在多個數據中心正式投運，對數據中心各配電設備和用電設備的電力運行參數進行采集，實現多回路在線監(jiān)測以及故障報警，滿足絕大多數數據中心的需求。

審核編輯黃宇