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霍尔电流传感器原理及应用优势分析

什么是霍尔电流传感器原理呢?基于霍尔效应的电流传感器与其它类型的电流传感器不同（霍尔传感器应用），它是以被测电流产生的磁场为媒介，处于磁场中的霍尔发生器输出相应的电信号。图1所示的是霍尔效应原理示意图，

一片厚度为的导电材料处于磁密为的磁场中(磁场方向与导体表面垂直)，纵向流过的控制电流为，则在横向两表面间产生电势差，其大小为：

(1)霍尔电流传感器原理及应用优势分析

K式中是霍尔常数，与导电材料有关，B是电压偏移量，即磁场不存在时霍尔发生器的输出电压。乘积称为霍尔发生器的灵敏度，电压偏移量和灵敏度随温度都会发生变化。

LEM公司依据霍尔效应原理生产了三类不同的霍尔电流传感器，

载有被测电流的导体从磁芯中间穿过，其产生的磁场沿磁芯*强，磁密为，霍尔发生器放置在磁芯的切口里，控制电流由内部电路提供。当磁芯工作在其磁滞回线的线性区时，磁密与成比例，而霍尔电压与成比例，因此霍尔发生器的输出与成比例，再加上偏移量。内部的测量电路移去，加以温度补偿，放大后输出。当被测电流小于50A时，为避免内部磁密较弱，将载流导体饶成多匝，维持在50安匝的磁势，产生合适大小的输出电压。

则用霍尔电压在副边线圈里产生电流，由它产生的磁势与被测电流(又称原边电流)产生的磁势幅值相等、方向相反，使霍尔发生器工作在零磁通状态，因此这种闭环传感器又叫霍尔补偿或零磁通传感器。

零磁通运行状态带来性能的显著改善，如消除了伴随温度变化的增益漂移、扩展了测量带宽、降低了响应时间。当两部分电流产生的磁势相等时：

(2)

式中N为原边和副边的匝数。串联在副边回路的外接电阻将电流信号转换成电压输出。

第三类霍尔传感器如图4所示，和闭环传感器比，副边线圈所需的功率较少。从性能来看，介于开环和闭环之间。在低频段(不超过2到10KHz)，工作在开环传感器状态，霍尔发生器的输出信号与原边电流成比例。高频段工作在电流变压器方式，输出电流正比于原边交流电流。两部分信号经电子合成而输出。

霍尔电流传感器应用优势介绍

1.测量范围广：它可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲、三角波形等，甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映;

2.响应速度快：*快者响应时间只为1us。

3.测量精度高：其测量精度优于1%，该精度适合于对任何波形的测量。普通互感器是感性元件，接入后影响被测信号波形，其一般精度为3%~5%，且只适合于50Hz正弦波形。

4.线性度好：优于0.2%

5.动态性能好：响应时间快，可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms。

6.工作频带宽：在0~100KHz频率范围内的信号均可以测量。

7.可靠性高，平均无故障工作时间长：平均无故障时间>510小时

8.过载能力强、测量范围大：0---几十安培~上万安培

9.体积小、重量轻、易于安装。

由于霍尔电流电压传感器以上的优点，故而可广泛应用与变频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个领域中。

总结

本文详细介绍了三种基于霍尔效应的电流传感器：开环霍尔效应电流传感器原理、闭环霍尔效应电流传感器原理原理及Eta技术霍尔电流传感器原理的知识，并简单分析了霍尔电流传感器的应用优势。

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