霍尔电流传感器及其应用

霍尔电流传感器及其应用
在现代社会中,信息化的需求越来越庞大，传感器在信息采集中发挥了重要作用。

他们可以把各种物理信息，按照一定的规则，为可测量的电信号。

我们所测量的电信号，以及相关物理信息的关系的变化的基础上，我们可以得到所测量的物理的变化或大小。

根据该传感器的工作原理，我们可以划分成多种类型的传感器，如光电传感器，电荷传感器，电位型传感器，半导体传感器，电传感器，磁传感器，谐振式传感器，电动化学式传感器等等。

霍尔传感器是利用霍尔元件的霍尔效应原理，（可以音乐会的物理信息），如电流，磁场，位移，压力等，为电动势输出。

它属于电位型传感器。

当前，这种传感器主要是霍尔集成电路，核心单元是基于霍尔效应。

这是由通过集成电路技术。

因此，它不仅仅是一种集成电路，而是一种磁传感器。

本文根据实际应用，主要是霍尔电流传感器。

1 霍尔效应
在金属或半导体晶片放置在磁场中，并且如果有一个通过它的电流，会产生电动势，（在垂直方向上的电场和磁场，调用此种物理现象霍尔效应。

）
在磁场中产生的洛伦兹力的作用下，通电的半导体芯片的载体，分别偏移积累到芯片的两侧，从而形成一个电场，称霍尔电场。

霍尔电场产生的电场力，是相反的洛伦兹力，阻碍了继续堆积，直到（大厅）电场力和洛伦兹力。

此时，芯片的两侧，将设置一个稳定的电压，这是霍尔电压。

2 霍尔电流传感器
随着城市人口和城市建设规模的扩大，以及各种电气设备的增加，功耗也越来越大。

城市的供电设备经常超载，而电源环境越来越差，“测试”的权利越来越严重。

因此电源问题越来越多的显现出来。

现在，小功率电源设备已经越来越多的与新技术相结合。

例如，开关电源，硬切换，软切换，参数稳压器，线性反馈稳压器，磁放大器技术，数控压力调节，PWM,,SPWM，电磁兼容等实际需求直接推动电源技术的发展和进步。

为了检验并显示当前自动，自动保护功能和更先进的智能控制，过电流，过电压的危害。

如发生时，电源技术与传感检测，传感采样，传感保护已成为一种趋势。

传感器检测电流或电压，所谓的霍尔电流传感器应运而生，(并迅速成为最喜爱的设计师在我国的电源).
2.1 霍尔电流传感器的性能特性
霍尔电流传感器具有优越的性能，并且它是一种先进的电检测元件，它可以隔离主回路和电子控制电路。

它有变压器和分流器的所有优点，并且在同一时间，克服了他们的缺点（变压器可以只施加的电源频率的测量，50赫兹，分流器是无法做隔离测量），使用同一个霍尔电流传感器模块检测元素，不仅可以测量AC,也可以检测直流，甚至可以检测瞬时峰值。

它具有以下性能特点。

(1)测量任意波形的电流，如DC,AC乃至瞬态峰值参数测量的；
(2)精度高。

在工作区中的一般霍尔电流传感器模块的精度高于1%，并且是适用于任何波形测量精度；
(3)线性度优于0.5%；
(4)良好的动态性能。

一般的电流传感器模块的动态响应时间小于7us，跟踪速度di|dt 是上述50A|us；
(5)工作频段宽。

它可以工作在频率范围从0到20KHZ非常好;
(6)过载能力强。

测量范围宽（0-10000A);
(7)高可靠性。

平均无故障工作是超过5*10000小时；
(8)体积小，重量轻，易于安装系统，不会带来任何损失。

鉴于上述的高性能特性，霍尔电流传感器获得了广泛的应用。

2.2 霍尔电流传感器的原理
霍尔电流传感器可以测量各种电流，从DC到AC几十千赫兹。

工作原理主要是霍尔效应原理。

开环电流传感器
当初及侧电流lp流通过一个长的导线，它会在导线周围产生一个磁场，并且磁场的大小成比例的电流通过电线，收集磁性环内的磁场。

通过霍尔元件之间的磁性环间隙，它可以测量和输出放大的结果。

，精确到反映初级测电流lp的输出电压Vs。

一般的额定输出为4伏。

2.2.1为开环电流传感器原理图
此方式有好多优点。

它具有结构简单，可测量直流，交流和各种波形的电流。

此外，较高的测量结果的精度和线度，但它的测量范围和带宽被限定到一定程度。

在此应用中，霍尔器件的磁检测器，检测铁心磁路气隙中的磁感应强度。

电流增大后，芯可以达到饱和，随着频率的增加，涡流损耗和磁滞损耗的核心也将增加。

这会影响测量精度。

通过这种方式，结果将输出电压信号的形式，可以很容易的在附近成真。

2.2.2闭环电流传感器
磁平衡电流传感器又称为补偿传感器。

这意味着被补偿，所产生的二次线圈电流的磁场的磁场所产生的初级侧电流lp在聚珠的生成空间。

其偏置电流准确的反映原边电流lp，从而使霍尔器件停留在检测零磁通的工作状态。

（的磁）平衡的电流传感器的具体工作过程是：当有电流流过的主电路，产生的磁场的导线上收集的聚珠，并引导到（大厅的）的移动设备，使用的输出信号，以驱动功率管和使进行，因此，我们可以得到一个补偿电流。

然后，电流产生的磁场，从而通过多回路绕组，所产生的测得的电流中的一项相反补偿原来的磁场，是霍尔器件的输出逐渐减小，（当也变的相同，产生磁场的匝数有数量乘法，是将不再增加的霍尔器件时候，可以指示零磁通。

我们虽说是测量ip).因此，当ip变化，平衡将被破坏，将有霍尔器件的输出信号，然后将重复上述过程再次达到平衡，测得电流的任何变化都会破坏平衡。

一旦磁场失去平衡，霍尔器件将信号输出，在功率放大之后，将有相应的电流通过次级绕组立即补偿不平衡的磁场。

（磁场来改变从不平衡到再次平衡的时间需要小于1us的理论。

这是一个动态的平衡过程。

因此，从宏观的角度看，安培匝数二次补偿电流的数量是相同的安匝的。

）
主要测得的电流在任何时间。

当他变的平衡，霍尔器件将保持在零磁通状态，（的核心是磁感应强度极低，（理想状态应为零）），他不会使磁芯饱和，也不会产生大的磁滞损耗和涡流损耗。

选择正确的核心材料和线单元可以（了）良好的零磁电源电路传感器。

以这种方式测量的输出将是电流信号。

如果你想的电压信号，你就可以在输出端连接负载，那么它可以被转换成电压输出。

2.3 霍尔电流传感器在智能电网中的应用
由于霍尔电流传感器可以测量各种电流，它有一个非常大的测量范围，精度高，线性度好，易于安装，因此，它具有非常广泛的应用。

这里主要解释智能电网的应用。

随着蓬勃发展的现代社会，而不是工业用电，但生活用电的急剧增加，使各项工作不断增加，，大大提高了工作人员的负担。

（为了更有效的有一个合理的电力分配，以及完整的电路故障检测使用霍尔电流传感器在电网，随着各种基础设施，以实现智能化的电网，以实现高效率利用电力。

）
由于霍尔电流传感器的安装易于简单，我们阐明霍尔电流传感器模块直接在测量电路中，如果有足够的，覆盖面积相当大的，以便它能够获得各分支的当前信息。

互补的无线通信模板，它可以传送所测量得信号在时间到控制台。

在控制台中，我们可以很好的处理这些
信号，然后在这个时候，准确的获取整个电网的用电信息，因此，可以合理的分配电力。

在一段时间内，如果一些树枝打破了，我们只需要操作控制台，并调查这些异常电流检测信号。

然后根据相关位置信息，我们可以迅速缩小故障的范围，从而实现高效的故障排除和解决。

在我们的实验中，我们采用的开环电流传感器，CS020G。

电路连接如图4示
图五是霍尔传感器电流的应用原理图
总结
研究开发，使用的电流传感器将更加频繁，也将是一个更强大的功能和集成。

在测量精度，灵活性等，也将有一个很好的提升。

虽然上述两个霍尔传感器测量和线性度，在一定程度上满足精度，它们需要垂直磁场和霍尔元件，所以，我们必须增加珠，这直接导致体积增加，此外，它们的温度变化敏感，并且输出电压也太小。

因此，在很多方面，它们需要弥补和改善，高需求促进了传感器的发展。