霍尔电流电压传感器

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，起到信号电气隔离作用。众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即:

I ∞B ∞VH

其中I 为通过导线的电流，B 为导线通电流后产生的磁场，VH 为霍尔器件在磁场B 中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。

如图4.21，闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的，即原边电流(Ip)所产生的磁场，通过一个副边线圈的电流(Is)所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时，即有如下等式:

P*Ip= S*Is

式中:Ip 为原边电流;P 为原边线圈的匝数;Is 为副边补偿电流;S 为副边线圈的匝数。

由上式看出，当己知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流Is 的大小，即可推算出原边电流Ip 的值，从而实现了原边电流的隔离测量。 出CMS010G

+15v -15v Iout out Rm

图4.21霍尔电流传感器

我们选用的霍尔电流传感器CSM030G/CSM0l0G 的匝数比P: S=1: 1000，原边电流测量范围分别为0~士45A 和0~士20A 。因此，降压模式选择CSM030G ，升压模式选择CSM0l0G ，通过选取测量电阻Rm 的阻值即可确定出副边输出电压的额定值Vsn 及范围。

由于DSP2407的ADC 的输入模拟值允许范围为0~3V ，降压模式时实验电路工作电流范围为0~14A ，因此，选取电流霍尔CSM030G 的测量电阻Rm=200Ω，当Ip=14A 时，

Vs=(14/1000)*200=2.8V，升压模式时实验电路工作电流最大为4A，则选取电流霍尔

CSM0l0G的测量电阻Rm=500Ω, Vs= (4/1000) *500=2V ，DSP的ADC输入模拟信号的幅值不能超过3V，所以保证了ADC的安全工作。

图4.2.2霍尔电压传感器

闭环霍尔电压传感器的工作原理与闭环霍尔电流传感器的工作原理相同，唯一的区别是霍尔电压传感器对电压的测量，原边电流与被测电压的比要通过一个用户自己选择的外部电阻Ri确定(如图4.2.2)，串联在传感器的原边回路上。

霍尔电压传感器VSMO25A的匝数比为3000:1200，原边电流测量范围为0~14mA，通过选取测量电阻Rm的阻值即可确定出副边输出电压的额定值Vsn及范围。

由于DSP2407的ADC的输入模拟值允许范围为0~3V，降压模式时实验电路工作电压最大为150V，因此本文电压霍尔VSM025A的输入电阻选取Ri=15KΩ测量电阻选取Rm=700Ω，当Vp=150v时，Ip=10mA，Vs=(1200*0.01/3000)*700=2.8V，升压模式时验电路工作电压最大为300V输入电阻选取Ri=30KΩ，测量电阻选取Rm=700Ω。，当Vp=300v时，Ip=10mA，Vs=(1200X0.01/3000)*700=2.8V，DSP的ADC输入模拟信号的幅值不能超过3V，保证了ADC的安全工作。