霍尔电流传感器原理图
霍尔传感器的工作原理、分类及应用
霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。
霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。
一、霍尔效应霍尔元件霍尔传感器霍尔效应如图1 所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为 B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH 的霍尔电压，它们之间的关系为。
式中d 为薄片的厚度，k 称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879 年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
(二)霍尔元件根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
(三)霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。
霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2 所示，是其中一种型号的外形图。
二、霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极尾随器组成，它输出摹拟量。
(二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
三、霍尔传感器的特性(一)线性型霍尔传感器的特性输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3 所示，可见，在B1~B2 的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
(二)开关型霍尔传感器的特性如图4 所示，其中BOP 为工作点“开”的磁感应强度，BRP 为释放点“关”的磁感应强度。
霍尔电流传感器会发生磁饱和现象吗？
一二三四霍尔电流传感器会发生磁饱和现象吗？霍尔电流传感器原理 霍尔电流传感器基本原理是霍尔效应，霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转，详细请参见基础知识“霍尔效应”。
磁饱和现象 铁磁性物质或亚铁磁性物质处于磁极化强度或磁化强度不随磁场强度的增加而显著增大的状态。
由于导磁材料物理结构的限制, 通过的磁通量是不可以无限增大. 不管你再增加电流或匝数, 通过一定体积导磁材料的磁通量大到一定数量将不再增加, 就达到磁饱和了。
假定有一个电磁铁，通上一个单位电流的时候，产生的磁场强度是1，电流增加到2的时候，磁场强度会增加到2.3，电流是5的时候，磁场强度是7，但是电流到6的时候，磁场强度还是7，如果进一步增加电流，磁场强度都是7不再增加了，这时就说，电磁铁产生了磁饱和。
磁饱和危害 霍尔电流传感器内部包括高导磁材料，高导磁材料磁饱和后，传感器的二次电流（或电压）不再按照一次电流的变化而变化，导致二次电路的测量错误或保护失效，长时间磁饱和还可能导致导磁材料过度发热而损坏霍尔电流传感器一次回路与二次回路之间的绝缘，危及设备及人身安全。
霍尔电流传感器磁饱和原理 霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种。
1、开环式霍尔电流传感器也称直放式霍尔电流传感器，其工作原理如下图： 当原边电流I P流过一根长导线时，在环形磁芯中产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压V S 按比例的反映原边电流I P。
由于环形磁芯中的磁感应强度与原边电流成正比，只要原边电流足够大，环形磁芯必然饱和。
2、闭环式霍尔电流传感器也称零磁通互感器或磁平衡电流传感器，其工作原理如下图： 原边电流Ip在磁芯中所产生的磁场通过副边补偿线圈电流所产生的磁场进行补偿，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态，其补偿电流Is按比例的反映原边电流Ip。
霍尔传感器的工作原理、分类及应用
霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。
霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。
一、霍尔效应霍尔元件霍尔传感器霍尔效应如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为。
式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
（二）霍尔元件根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
（三）霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。
霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。
二、霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
（一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
（二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
三、霍尔传感器的特性（一）线性型霍尔传感器的特性输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3所示，可见，在B1～B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
（二）开关型霍尔传感器的特性如图4所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。
霍尔传感器原理
霍尔传感器原理功能与简介：当⼀块通有电流的⾦属或半导体薄⽚垂直地放在磁场中时，薄⽚的两端就会产⽣电位差，这种现象就称为霍尔效应。
两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄⽚中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈⼒Lorrentz）的磁感应强度，d是薄⽚的厚度。
由此可见，霍尔效应的灵敏度⾼低与外加磁场的磁感应强度成正⽐的关系。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作⽤关系如右图所⽰。
磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使⽤。
霍尔传感器检测转速⽰意图如下。
在⾮磁材料的圆盘边上粘贴⼀块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。
圆盘每转动⼀圈，霍尔传感器便输出⼀个脉冲。
通过单⽚机测量产⽣脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。
备注：当没有信号产⽣时，可以改变⼀下磁钢的⽅向，霍尔对磁钢⽅向有要求。
没有磁钢时输出⾼电平，有磁钢时输出低电平。
接线图：测速原理图：产品图⽚和管脚图：黄长贵(德⼒西变频器)摘要：本⽂介绍了霍尔电流传感器在通⽤变频器中的作⽤，分析了设置传感器的类型、⽅式、⽬的和需求，并介绍了传感器的⼯作原理及作⽤。
关键词：霍尔电流传感器、变频器。
引⾔现今，新型功率半导体器件进⼊电⼒电⼦领域后，交流变频调速、逆变装置、开关电源等⽇渐普及，原有的电流、电压检出元件，已不适应中⾼频的电流波形的检测。
为了⾃动检测和显⽰电流，并在过流、过压等危害情况发⽣时具有⾃动保护和更⾼级的智能控制，就必须使⽤具有⾼速度，⾼精度的检测、采样和保护的霍尔电流传感器。
霍尔电流传感器模块，是近⼗⼏年发展起来的测量控制电流、电压的新⼀代⼯业⽤电量传感器。
1、变频器的基本⼯作原理及结构本⽂所述的变频器是指适⽤于⼯业通⽤电机和变频电机的普通通⽤变频器。
此类变频器由于⼯业领域的⼴泛使⽤已成为变频器的主流。
⼀般异步电机转速与同步转速存在⼀个滑差关系，调速的⽅法可改变电机定⼦频率f、电机定⼦的绕组极对数P、转差率S其中任意⼀种达到，对异步电机最好的⽅法是改变频率f，实现调速控制。
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细资料介绍
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细
资料介绍
霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件，霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种，高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式，闭环式霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理。
今天小编就来为大家介绍一下霍尔电流传感器工作原理、测量方法及应用。
霍尔电流传感器工作原理
1、直放式(开环)电流传感器(CS系列)
图1.开环霍尔电流传感器原理
当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。
一般的额定输出标定为4V。
2、磁平衡式(闭环)电流传感器(CSM系列)。
霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法
霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法1( 霍尔器件霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。
如果在输入端通入控制电流I，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V。
CH如图1,1所示。
IBsin霍尔电势V的大小与控制电流I和磁通密度B的乘积成正比，即:V,KHCHHCΘ霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。
因此，使电流的非接触测量成为可能。
通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。
因此，电流传感器经过了电,磁,电的绝缘隔离转换。
2( 霍尔直流检测原理如图1,2所示。
由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U可以间接反映出被测电流I的大小，即:I?B?U 01110我们把U定标为当被测电流I为额定值时，U等于50mV或100mV。
这就制成010霍尔直接检测(无放大)电流传感器。
3( 霍尔磁补偿原理原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。
所以称为霍尔磁补偿电流传感器。
这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。
霍尔磁补偿原理如图1,3所示。
从图1,3知道:Φ,Φ 12IN,IN 1122I,N/N?I 2I21当补偿电流I流过测量电阻R时，在R两端转换成电压。
做为传感器测量电2MM压U即:U,IR 02M0按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A,500A系列规格的电流传感器。
由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加;其次，工作电流消耗也相应增加;但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。
4( 磁补偿式电压传感器为了测量mA级的小电流，根据Φ,IN，增加N的匝数，同样可以获得高磁1111通Φ。
霍尔电流传感器工作原理及功耗计算方式
霍尔电流传感器工作原理及功耗计算方式霍尔电流传感器工作原理从工作原理上，霍尔电流传感器可以分为霍尔开环电流传感器和霍尔闭环电流传感器。
霍尔开环电流传感器图1霍尔开环电压传感器的工作原理霍尔传感器的磁芯使用软磁材料，原边电流产生磁场通过磁芯聚磁，在磁芯切开一个均匀的切口，磁芯气隙处磁感应强度与原边电流成正比，霍尔元件两端感应到的霍尔电压的大小与原边电流及流过霍尔元件电流的乘积成正比，霍尔电压经过放大后作为传感器的输出。
其输出关系式满足：VOUT=K*IP*IHall其中K为固定的常数，其大小通常与磁芯的尺寸，材料性质，气隙开口的宽度，以及处理电路的放大倍数有关。
●霍尔闭环电流传感器的工作原理：闭环电流传感器在开环的基础上增加了反馈线圈，霍尔元件两端感应到的霍尔电流经过放大后控制后端的三极管电路产生补偿电流，补偿电路流过缠绕在磁芯上的线圈，产生的磁场与原边电流产生的磁场方向相反，当磁芯气隙处的磁场强度补偿为0时，传感器的输出满足IS=IP/KN,其中KN为补偿线圈的匝数。
图2霍尔闭环电压传感器的工作原理传感器的功耗计算●开环电流传感器的功耗计算对于开环电流传感器，因为其输出信号为电压，所以其功耗相对较为稳定。
通常霍尔电流传感器的电流设计为采用正负电源供电，其额定输出电压一般为几伏，一般不超过10伏。
输出端对负载的要求一般为大于10KOmega;，所以流过负载的电流一般小于1个mA。
通常开环传感器的电流消耗小于15mA。
电流消耗主要是霍尔元件消耗的电流，流入霍尔元件两端的电流通常要求小于20mA，LEM的产品霍尔电流通常在10mA左右。
另外在调压支路还有几mA 的电流消耗。
这样开环传感器的电流消耗可以维持在十几mA的水平内，通常说明书上标的都是不超过15mA。
●闭环电流传感器的功耗计算闭环传感器输出信号为电流，其功耗相对于开环传感器多很多，下面以LF205-S为例来分析闭环电流传感器的电流消耗。
图3为LF205-S的原理示意图4为LF205-S原理图从图中可以看出闭环电流传感器的主要电路包括几部分：首先是霍尔元件的驱动电路，传感器可以测量准确的前提是首先要给霍尔元件提供一个稳定的电流，通常在10mA左右。
霍尔Hall传感器基础原理及应用
霍尔电流传感器
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所实现的多媒体界面：
霍尔电流传感器演示
铁心
线性霍尔IC
2011-2-18
EH=KH IB
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其他霍尔 电流传感器
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其他霍尔电流 传感器（续）
2011-2-18
24
霍尔钳形电流表（交直流两用）
豁口
压舌
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霍尔钳形电流表演示
铁心的 开合缝隙
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霍尔式接近开关
用霍尔IC也能完成接近开关的功能，但是它只能 用于铁磁材料的检测，并且还需要建立一个较强的闭 合磁场。 在右图中，当磁 铁随运动部件移动到距 霍尔接近开关几毫米时， 霍尔IC的输出由高电平 变为低电平，经驱动电 路使继电器吸合或释放， 控制运动部件停止移动 （否则将撞坏霍尔IC） 起到限位的作用。
被测电流的 70.9A 导线未放入 铁心时示值 为零
直流200A量程
2011-2-18 26霍尔钳形 霍尔钳形 电流来自演示 电流表演示70.9A
钳形表的环形铁 心可以张开， 导线由此穿过
霍尔钳形电流表的使用
被测电流的导线从此处穿入 钳形表的环形铁心 手指按下此处，将钳形表的 铁心张开 将被测电流导线逐根夹 到钳形表的环形铁心中
霍尔元件
磁铁
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霍尔传感器用于测量磁场强度
测量铁心 气隙的B值
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霍尔元件
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霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机 械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统 靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而 周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、 放大、整形后可以确定被测物的转速。 f
霍尔传感器原理--中英双语PPT课件
2021
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霍尔电流传感器及其应用
开环电流传感器的原理图 open loop current sensor principle diagram
• ● The linearity is better than 0.5%; • ● Good dynamic performance. The dynamic
response time of general Hall sensor module is less than 7μs, and the tracking speed di/dt is above 50A/μs;
• The performance characteristics of Hall current sensor
• ● Measure the arbitrary waveform current, such as DC, AC, and even to transient peak parameters measurement;
动态响应时间小于为7μs，跟踪速度di / dt是 上述50A/μs; • ●工作频段宽。它可以工作在频率范围从0到 20 KHZ非常好; • ●过载能力强。测量范围宽（0〜±10000A）; • ●高可靠性。平均无故障工作是超过5×10000 小时; • ●体积小，重量轻，易于安装和系统不会带来 任何损失
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霍尔电流传感器及其应用
• 霍尔电流传感器的性能特 性
• ●测量任意波形的电流，如DC，AC，乃至瞬 态峰值参数测量的;
第五章第2节霍尔传感器介绍PPT课件
虽然温度升高了ΔT，为使霍尔电势不变，补偿电路必须满 足温升前、 后的霍尔电势不变，即UH0=UH，则
KH0IH0B=KHIHB
（5）
有
KH0IH0=KHIH
（6）
-
27
KH=KH0(1+αΔT)
IH0
Rp0Is Rp0 Ri0
IHR R pp Is R i R p0(1 R p0 (1 T ) R T i0()1 Is T )
Rp0()Ri0
-
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3．采用温度补偿元件（如热敏电阻、电阻丝）
这是一种常用的温度误差的补偿方法，尤其适用于锑化铟 材料的霍尔元件，图5-11示出了几种不同连接方式的例子。
热敏电阻Rt具有负温度系数，电阻丝具有正温度系数。图 a、b、c中霍尔元件材料为锑化铟，其霍尔输出具有负温度系
数。图d为用Rt补偿霍尔输出具有正温度系数的温度误差。使 用时要求这些热敏元件尽量靠近霍尔元件，使它们具有相同
功率放大器A3为后级，它不仅切断共模干扰的传输，还将双 端输入方式变换成单端输出方式，以满足负载的需要
-
13
霍尔传感器输出电压是交流的情况： C1漏电流小，C2漏电流大- ，其差表现为偏移电压。 14
霍尔传感器测速原理(2)
霍尔传感器测速原理：电流的测量采用磁平衡式霍尔电流传感器传感器可测量从直流到100kHz的交流量在自动测控系统中,常需要测量和显示有关电参量。
目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器,由于互感器的非理想性,使得变比和相位测量都存在较大的误差,常需要采用硬件或软件的方法补偿,从而增加了系统的复杂性。
采用霍尔检测技术,可以克服互感器这些缺点,能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递,同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离,霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。
因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,是替代互感器的新一代产品。
在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压、大电流的参数的测量。
l测量原理1霍尔效应原理如图1所示,一个N型半导体薄片,长度为L,宽度为S,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上,施加磁感应强度为B的磁场,若在长度方向通以电流Ic则运动电荷受到洛伦兹力的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场和电流的方向向导体两端移动,并在导体两端形成一个稳定的电动势UH,这就是霍尔电动势(或称之为霍尔电压),这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压的大小UH=RIB/d=KHICB,其中R为霍尔常数；KH为霍尔元件的乘积灵敏度。
2用霍尔传感器测量电参量的原理由霍尔电压公式可知：对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度KH是一恒定值,则UH∝ICB,只要通过测量电路测出UH的大小,在B和IC 两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成B或J的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成B和I乘积的未知量亦可进行测量。
电参量的测量就是根据这一原理实现的。
若控制电流IC为常数，磁感应强度B与被测电流成正比，就可以做成霍尔电流传感器测电流，若磁感应强度B为常数，IC与被测电压成正比，可制成电压传感器测电压，利用霍尔电压、电流传感器可测交流电的功率因数、电功率和交流电的频率。
霍尔元件及其应用6
霍尔元件及其应用（六）霍尔元件及其应用（六）图39霍尔电流传感器在逆变器中的应用（CS为霍尔电流传感器）图40霍尔电流传感器在UPS中的应用（1、2、3均为霍尔电流传感器）图41霍尔电流传感器在电子点焊机中的应用3.2.12.3在逆变器中的应用在逆变器中，用霍尔电流传感器进行接地故障检测、直接侧和交流侧的模拟量传感，以保证逆变器能安全工作。
应用线路如图39所示。
3.2.12.4在不间断电源中的应用如图40所示，霍尔电流传感器1发出信号并进行反馈，以控制晶闸管的触发角，电流传感器2发出的信号控制逆变器，传感器3控制浮充电源。
用霍尔电流传感器进行控制，保证逆变电源正常工作。
由于其响应速度快，特别适用于计算机中的不间断电源。
3.2.12.5在电子点焊机中的应用在电子点焊机电源中，霍尔电流传感器起测量和控制作用。
它的快速响应能再现电流、电压波形，将它们反馈到可控整流器A、B，可控制其输出。
用斩波器给直流迭加上一个交流，可更精确地控制电流。
用霍尔电流传感器进行电流检测，既可测量电流的真正瞬时值，，又不致引入损耗，如图41所示。
3.2.12.6用于电车斩波器的控制电车中的调速是由调整电压实现的。
将霍尔电流传感器和其它元件配合使用，并将传感器的所有信号输入控制系统，可确保电车正常工作。
其控制原理示图42霍尔电流传感器在电车斩波器中的应用图43在变频调速电机中的应用（I，R，S，T均为霍尔电流传感器）图44用于电能管理的霍尔电流传感器图45霍尔接地故障检测器的原理和结构于图42。
图中，SCR1是主串联晶闸管，SCR2为辅助晶闸管，Lo、Co组成输入滤波器，Ls是平滑扼流圈，M1～M5是霍尔电流传感器。
3.2.12.7在交流变频调速电机中的应用用变频器来对交流电机实施调速，在世界各发达国家已普遍使用，且有取代直流调速的趋势。
用变频器控制电机实现调速，可节省1 0％以上的电能。
在变频器中，霍尔电流传感器的主要作用是保护昂贵的大功率晶体管。
第八章霍尔传感器-PPT课件
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温度误差及其补偿
温度误差产生原因： 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数， 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。
恒流源及输入并联电阻温度补偿电路
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由补偿电路图知，在温度t0和t时
当温度影响完全补偿时，UH0=UHt，则 将式(9-8)~式(9-11)代入式(9-12)，可得
(9-8) (9-9) (9-10) (9-11)
(9-12)
(9-13,14)
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2．选取合适的负载电阻RL 霍尔元件的输出电阻R。和霍尔电势都是温度的函数
移动距离与输出关系
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2．霍尔开关集成器件 常用的霍尔开关集成器件有UGN3000系列，
其外形与UGN3501T相同。
+
霍尔开关集成器件 (a) 内部结构框图；（b）工作特性；（c）工作电路；（d）锁定型器件工作特性
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第三节 霍尔传感器应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即 E=kIBcosθ ，人们利用这个关系可以使其中两个变量 不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量、 其余两个量都作为变量。三个变量的多种组合使得霍 尔传感器具有非常广阔的应用领域。霍尔传感器由于 结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等 特点，因而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、 电功率等参数的检测都可以选用霍尔器件。它特别适 合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场 参数的测量。此外，也可用于位移、加速度、转速等 参数的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主 要有下列三个方面的用途：
霍尔电流传感器原理图
霍尔电流传感器原理图模块名称：闭环霍尔电流传感器模块参数：测量频率： 0～100KHz测量范围： 1A～40,000A精度： 0.2%～1%相应时间： <1uS线性度： 0.1%无测量插入损耗测量AC,DC及脉冲电流原边电流与副边输出信号高度隔离模块原理图：工作原理：被测电流In流过导体产生的磁场，由通过霍尔元件输出信号控制的补偿电流Im流过次级线圈产生的磁场补偿，当原边与副边的磁场到达平衡时，其补偿电流Im即可准确反映原边电流In值。
霍尔电流传感器型号说明１、前三个字母表示霍尔效应电流传感器分类：DCH表示开环，直放式霍尔效应电流传感器，输出多为电压〔V〕。
DBC表示闭环，磁平衡霍尔效应电流传感器，输出多为电流〔mA〕;也有少部分转换成电压〔V〕输出。
DVC表示闭环，霍尔效应电压传感器，输出形式同上。
DDC表示直流小电流传感器，磁调制原理，输出形式同上。
DZ表示转换器。
２、中间数字表示上述传感器的额定值电流传感器为安培〔A〕，电压传感器为安匝〔IT〕或最高工作电压〔V〕。
一、后辍字母表示内孔及安装固定方式矩形窗口〔内孔〕，螺钉固定，插座输出，不加字母。
圆形内孔用O表示，线路板安装用P表示。
单电源用D表示。
可拆卸构造用K表示。
二、特殊说明，用通用技术语言表示。
我公司大规格〔２KA以上〕霍尔电流传感器与国内外同类产品比较主要特点如下：１、磁路采用去剩磁技术措施，磁失调<0.05%。
一般产品磁失调达百分级，已接触到国外公司产品也不例外。
部分产品由于过载产生剩磁，可使产品报废。
２、本产品对外磁场干扰，采用外磁场抵消法;双路磁路使干扰磁场相对抵消。
而信号磁场设计在强磁场状态，外磁场比信号磁场弱，影响可忽略。
３、电路采用双恒温措施，减少温漂，进步稳定度。
大型电流传感器采用多霍尔对称部局、强信号磁场，大大减轻了霍尔元件的不等位影响。
上述技术措施，本公司大型电流传感具有如下特点：〔１〕高准确度、高稳定性、高可靠性，可适用任何工作现场。
霍尔电流传感器工作原理(精)
它的应用范围，在输出直流的电力电子设备中，可以利用霍尔
电流传感器测得与生电路隔离的直流测量信号，通过电子控制 电路用于直流测过流、短路路保护和显示等，还可用于电流反
馈，稳流调节等作用。
二.霍尔电流传感器的实际应用
2-6 在变频器中的典型应用
第一个电流传感器模块接入整流滤波后的直流回路，当检测出 主回路中出现异常尖峰时，或有效值超出标准时，迅速切断逆变 触发电路触发脉冲，保护逆变和整流模块，另外三个传感器接入 逆变器的输出回路中，用来检测随频率变化的交流电流，可以更 好地控制转矩，也提供了防止电机过载所需要的信号
一.霍尔电流传感器的工作原理
1-3 直测式电流传感器(CS系列）
众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产 生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可 以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这 一信号经功率放大器放大后可以直接输出，一般的额定输出 标定为4V。
一.霍尔电流传感器的工作原理
Y为传感器模块
①电压传感器用于检测母线直流电压 ②电流传感器用于检测母线直流电流 ③检测输出电流波形
④检测上下两桥臂中的电流差
三. 市场概况及可行性分析
3-2 电流传感器的主要生产厂商
国外厂商（高端市场垄断）：
LEM（瑞士莱姆）、Honeywell （美国霍利威尔）、田村（日本田村）
国内厂商：
珠海星晖、南京托肯、武汉精量、深圳圣斯尔、广州三电电气等
地下铁道、无轨电车、铁路等许多领域得到应用，并且在UPS电源、逆
变器、整流器、变频调速器、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机及 电网监测系统上得到广泛应用，电力电子电路中的电流往往有很大的
di/dt，非正弦，直流成分等，要真实地检测出这种电流波形，霍尔元件
霍尔PPT
产品名称：TKC-G系列霍尔电流 产品介绍：传感器 TKC-G系列电流 传感器的初、次级之间是绝缘的， 可用于测量直流、交流和脉冲电流. 详细信息
产品型号: TKC-F系列霍尔电流传感器 产品介绍：逆变电焊机，仪器仪表，变 频器用，测量范围0~3000A 详细信息
15
产品型号: TKC-EKA系列霍尔可拆卸电流传 感器 产品介绍：TKC-EKA系列霍尔可拆卸电流传 感器是应用霍尔效应原理开发的新一代电流 传感器，能在电隔离条件下测量直流、交流、 脉冲以及各种不规则波形的电流。 详细信息 产品型号: TKC-EA系列霍尔电流传感器 产品介绍：TKC-EA系列霍尔电流传感器是应用 霍尔效应原理开发的新一代电流传感器，能在 电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种 不规则波形的电流
产品型号：霍尔电流传感器CSM600FA系列 典型应用：交流可变速牵引电机牵引,直流电机牵 引的静电转换,电焊机电源不间断电源、开关电源 、通信电源、电池电源 产品介绍：应用霍尔效应的闭环电流传感器，电 流在原边回路和副边回路之间高度绝缘，可用于 测量直流、交流，脉冲以及各种不规则波形的电 流。 详细信息
产品名称:CE-IZ04-**D型霍尔电流传感器 产品介绍； 用于测量直流、交流、脉冲 电流等，副边真实反映原边波形。 详细信息
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产品名称:CE-IZ04-**E型霍尔电流传感器 产品介绍； 用于测量直流、交流、脉冲电 流等，副边真实反映原边波形。注：E4、 5（10mA-10A）产品主要用于电流差值测 量、漏电监控系统 。 详细信息 产品名称:磁平衡霍尔电流隔离传感器THV THI 产品介绍；利用隔离原理，耐压高。 详细信息
20
产品名称: PAS-HIB200霍尔电流传感器 产品介绍；交直流，脉冲电流均可测量， 反应时间快，全量程范围内极高的线性度 ，盘式安装。 详细信息 产品名称:CE-IZ04-**B型霍尔电流传感器 产品介绍；用于测量直流、交流、脉冲 电流等，副边真实反映原边波形。 详细信息
霍尔传感器的结构、工作原理与应用(ppt 51页)
线性型三端 霍尔集成电路
01.05.2020
9
线性型霍尔特性
右图示出了具 有双端差动输出特 性的线性霍尔器件 的输出特性曲线。 当磁场为零时，它 的输出电压等于零； 当感受的磁场为正 向（磁钢的S极对准 霍尔器件的正面） 时， 01.05.2020 输出为正；磁
请画出线性范围
10
开关型霍尔集成电路
14
开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
回差越 大，抗振动 干扰能力就 越强。
当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少
特斯拉时输出翻转？当磁铁从近到远地远离
霍尔IC，到多少特斯拉时输出再次翻转？回
差为多少特斯拉？相当于多少高斯（Gs）？
01.05.2020
15
第三节 霍尔传感器的应用
霍尔电势是关于I、B、 三个变量的函 数，即 EH=KHIBcos 。
第八章 霍尔传感器
在这一章里，卡卡要给大家介绍霍尔传
感器的原理、特性、霍尔集成电路（霍尔 IC）及其应用。霍尔IC可以用于测量地球 磁场，制成电罗盘；将霍尔IC夹在环形铁 心的缺口中，可以制成大电流变送器。霍 尔传感器还广泛用于高斯计、无刷电动机、 接近开关等。霍尔传感器的最大特点是非 接触测量。
最基本的霍 尔元件是一 种四端元件
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？
8μA 0.8mA 8mA 80mA
01.05.2020
8
第二节 霍尔集成电路
霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大 类线。性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差
动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直 接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件 如UGN3501等。
铁心
I
线性霍尔IC
第七章霍尔传感器
FE
eEH
eUH b
5
电场力阻止电子继续向原侧面积累，当 电子所受电场力和洛仑兹力相等时，电
荷的积累达到动态平衡，由于存在EH， 半导体片两侧面间出现电位差UH ，称为
霍尔电势
UH
RH d
IBIB
d
2019/11/28
6
磁场与薄片法线夹角为
UHKHIBcos
2019/11/28
2019/11/28
34
所实现的多媒体界面： 霍尔电流传感器演示 铁心
线性霍尔IC
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霍尔钳形电流表（交直流两用） 豁口
压舌
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7.3 霍尔传感器的应用
7.3.1 霍尔式位移传感器
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微位移的测量
霍尔元件
SN
NS
z
－z
z
（a）测量原理
UH Z
（b）输出特性
7.3 霍尔传感器的应用
7.3.2 霍尔式压力传感器
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7.3 霍尔传感器的应用
7.3.3 霍尔电子点火器
2019/11/28
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7.2.1 开关型集成霍尔传感器
1. 开关型集成霍尔传感器的结构 霍尔片、引线和壳体组成
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7.2.1 开关型集成霍尔传感器
2．开关型霍尔集成传感器的工作原理
1 VCC
稳压 电路
霍尔元件 放大器
整形电路
3
输出 UOUT
+
UH
VT
-
霍尔式传感器
概述：
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁敏传感器，属 于固态物性型传感器，这类传感器主要以半导体、电介 质、铁电铁等为敏感材料，在力、磁、热、光、射线、 气体、湿度等因素作用下引起材料物理特性变化，通过 检测其物理特性的变化即可反映被测参数值。
特点：
霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积 小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐 震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
复习：
电容式传感器的等效电路
电容式传感器的转换电路
电桥电路 调频电路 运算放大器式电路
第六章
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
霍尔传感器
霍尔传感器工作原理 霍尔元件的结构和基本电路 霍尔元件的主要特性参数 霍尔元件误差及补偿 霍尔式传感器的应用
返
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教学目的与要求：
掌握霍尔效应的物理解释.掌握影响霍尔电势大小 的因素,用半导体且用N型材料制作霍尔元件的原因 了解霍尔元件外形结构,基本测量电路,根据不同使 用要求连接电路. 一般了解霍尔元件的主要特性参数. 了解霍尔不等位电势及其补偿. 了解温度误差及其减少的措施;掌握恒流源温度补 偿电路(图)及其工作原理(解决什么问题).
1 RH ne
霍尔常数大小取决于导体的载流子密度： 金属的自由电子密度太大，因而霍尔常数小，霍尔电势也小， 所以金属材料不宜制作霍尔元件。 霍尔电势与导体厚度d成反比： 为了提高霍尔电势值， 霍尔元件制成薄片形状。
U H K H BI
KH RH 1 d ned
霍尔元件灵敏度（灵敏系数）
桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图
a）带缺口的触发器叶片
b）触发器叶片与永久磁铁及霍尔集
第5章 霍尔式传感器(西理工传感器原理及应用课件)
(c)遮断式
由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理 量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、 液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车 轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路， 可制成车速表，里程表等等.
转速测量演示
f n= 60 4
(r/min)
第五章 磁电式传感器
本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 的原理、设计方法和正确使用
第一节
磁电感应式传感器
简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在 导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。 以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元 件支承。
b.四根引线
c.壳体：非导磁金属、陶瓷和环氧树脂封装。
电路符号：
H
常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、 砷化铟（InAs）等半导体材料。
2.电磁特性 a.UH-I特性：磁场B恒定，控制电流I与霍尔输出电势 UH之间呈线性关系。 b.UH-B特性：控制电流I恒定，霍尔元件的开路霍尔 电势随磁感应强度增加并不完全呈线性关系。 c.R-B特性：磁阻效应：霍尔元件的内阻随磁场的绝对 值增加而增加的现象（增大）。 3.霍尔元件的零位误差(不等位电势和寄生直流电势)、 温度误差及补偿
VH cos
a. sin2及 cos2 发生器 两霍尔器件互成直角地放在一个可旋转的恒定磁场中，其中 之一通以控制电流I，输出电压为VH1=kHI cos，如果把该输 出电压放大后加至另一个霍尔器件的控制电流端，则第二 个霍尔输出电压为VH2 sincos，因此VH2 sin2 。 如果两个霍尔器件互相平行安置，则输出为VH2 cos cos， 即VH2 cos2
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霍尔电流传感器原理图
模块名称：闭环霍尔电流传感器
模块参数：
测量频率： 0～100KHz
测量范围： 1A～40,000A
精度： 0.2%～1%
相应时间： <1uS
线性度： 0.1%
无测量插入损耗
测量AC,DC及脉冲电流
原边电流与副边输出信号高度隔离
模块原理图：
工作原理：
被测电流In流过导体产生的磁场，由通过霍尔元件输出信号控制的补偿电流Im流过次级线圈产生的磁场补偿，当原边与副边的磁场达到平衡
时，其补偿电流Im即可精确反映原边电流In值。
霍尔电流传感器型号说明
１、前三个字母表示霍尔效应电流传感器分类：DCH表示开环，直放式霍尔效应电流传感器，输出多为电压（V）。
DBC表示闭环，磁平衡霍尔效应电流传感器，输出多为电流（mA）;也有少部分转换成电压（V）输出。
DVC表示闭环，霍尔效应电压传感器，输出形式同上。
DDC表示直流小电流传感器，磁调制原理，输出形式同上。
DZ表示转换器。
２、中间数字表示上述传感器的额定值
电流传感器为安培（A），电压传感器为安匝（IT）或最高工作电压（V）。
一、后辍字母表示内孔及安装固定方式
矩形窗口（内孔），螺钉固定，插座输出，不加字母。
圆形内孔用O表示，线路板安装用P表示。
单电源用D表示。
可拆卸结构用K表示。
二、特殊说明，用通用技术语言表示。
我公司大规格（２KA以上）霍尔电流传感器与国内外同类产品比较主要特点如下：
１、磁路采用去剩磁技术措施，磁失调<0.05%。
一般产品磁失调达百分级，已接触到国外公司产品也不例外。
部分产品由于过载产生剩磁，可使产品报废。
２、本产品对外磁场干扰，采用外磁场抵消法;双路磁路使干扰磁场相对抵消。
而信号磁场设计在强磁场状态，外磁场比信号磁场弱，影响可忽略。
３、电路采用双恒温措施，减少温漂，提高稳定度。
大型电流传感器采用多霍尔对称部局、强信号磁场，大大减轻了霍尔元件的不等位影响。
上述技术措施，本公司大型电流传感具有如下特点：
（１）高准确度、高稳定性、高可靠性，可适用任何工作现场。
在任何场所均能做到零点归零。
实现稳定、可靠、准确的测量、控制。
我公司生产大电流直放式电流传感器，多年研究，性能优异。
（２）体积小、重量轻、结构紧凑、安装方便、不需要现场调试与目前的磁平衡电流传感器比较与相关
DCH电流传感器替代电流互感器节约能源产生效益，１－２年即可收回投资。
霍尔电流传感器应用：
电流/电压（I/V）转换器电路图分析
[ 标签：电流, 转换器, 电路图 ] 匿名2009-07-08 11:01
主要是-15V电压那个支路如果能把输出输入关系写出更好
满意答案
(1)-15V电压那个支路是用来调零的：当电流Ii=0时，调整电位器使V0=0。
(设左下角10k电位器电压为Vip)
(2)输入端电阻R为电流采样电阻，很小(电流表内阻越小越好)，且一定满足
R<<100k，故Ii在R上产生电压。
设R上端电位为Vi1，R下端电位为Vi2。
所以Ii*R=(Vi1-Vi2)。
(3)设右边10k电位器可调端电压为Vop。
2个2k电阻与100k电阻的连接节点电位设为Vn(上面的)和Vp。
(4)输入输出关系推导如下：
由运放虚断，则2个2k电阻上无电流，有：(Vi1-Vn)/100k=(Vn-Vop)/200k （式1）
(Vi2-Vp)/100k=(Vp-Vip)/200k （式2）
由运放虚短，则Vn=Vp （式3）
联立3个方程，得Vop=Vip-2(Vi1-Vi2)=Vip-2*Ii*R
(5)设右边10k电位器上半边电阻为Rup，下半边电阻为Rdown
因为右边10k<<200k(最上边的)，故200k的分流可忽略。
则Vop是电位器分压Vo
所以Vop=Rdown×Vo÷(Rup+Rdown)=Rdown×Vo÷10k
所以Vo=(10k/Rdown)*Vop=(10k/Rdown)*(Vip-2*Ii*R)
右边10k负责调整增益的。