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霍爾電流傳感器

返回列表來源：柏艾斯發布日期：2019-02-26 11:10:53瀏覽：-查看手機網址

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工業場合電力應用廣泛，對電流的測量必不可少，因此在很多領域均用到電流傳感器測量器件用于測量電流。

基于不同原理有不同類型的電流傳感器。對于不同的被測電流的類型，有不同類型的傳感器（原理不同）對應，比如測量純交流（通常的市電）還是以互感器為主，既經濟又可靠，精度也能保證。如果被測的交流電流非常大，那么羅氏線圈（Rogowski Coil）則有著明顯的優勢。對于測量直流來說，我們經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用非常廣泛，自上個世紀末開始流行，國內的通訊電源開始采用來自于國外技術的霍爾電流傳感器，得到了很好的應用效果，此后國內供應廠商也如雨后春筍般涌現。柏艾斯初創于2004年，技術源于于歐洲，經過大量的技術創新，形成了自己的風格，和自主的知識產權體系。

電流傳感器_3

電流傳感器_4

表1 各種測量方法性能對比

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

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

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

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

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

霍爾效應	kHz	可測	0.5%~5%	50~1000	是	A~kA	mW

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

AMR傳感器(閉環無磁芯) 無磁芯開環	kHz	可測	0.5%~2%	100~200	是	A	mW

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

光纖電流測量	kHz~MHz	可測	0.1%~1%	<100	是	kA~MA	W

在一般工業場合，霍爾原理的應用最為普遍，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，對于光纖電流測量和xMR測量本公司沒有進行深入的研究。因此我們僅對霍爾開環原理和閉環原理進行展示和討論。

霍爾開環原理比較簡單，通過霍爾元器件，直接感測電流產生的磁場，放大輸出即可，即Ip->H->B->Vh->Vout這樣的簡單邏輯。

閉環霍爾原理是在開環霍爾的基礎上增加了反饋線圈（二次補償線圈），使得磁芯中的磁通保持在零磁通狀態，所以閉環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（當然，只要屬于閉環反饋原理的電流傳感器，其磁芯均為零磁通或磁平衡狀態），其原理圖如下：

其邏輯是：Ip->H->B->Vh->Vout->Is->B=0。可見磁芯中的磁感應強度始終保持為零，二次線圈的輸出電流Is大小為Ip/N,嚴格按照匝數比輸出，比如1000A閉環電流傳感器輸出電流為1000A/5000，輸出為200mA (按照1:5000的匝數比輸出)。

這種閉環反饋的原理，可以使磁芯始終工作在零磁通的狀態，也就是其磁感應強度始終為零。應用這種閉環反饋原理，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。

對于開環霍爾來說，由于工藝簡單，在直流測量的場合比較適用，但對于要求精度較高或反應時間較高的場合，就有些力不從心，這時閉環原理的霍爾電流傳感器就有了用武之地。又因為閉環霍爾的輸出只與匝數比相關，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，可能需要幾十萬安培的電流測量，這時閉環霍爾就非常適用，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。