霍尔电流传感器电源消耗电流计算

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13怎样用霍尔电流传感器ss49e输出电压来计算被测电流的大小

13怎样用霍尔电流传感器ss49e输出电压来计算被测电流的大小

怎样用霍尔电流传感器ss49e输出电压来计算被测电流的大小1. AT90S8515介绍AT90S8515是一种基于精简RISC指令集的嵌入式单片机,它有8K的可下载的FLASH存储空间,512字节的EEPROM,512字节的SRAM。

它还带有看门狗定时器,2个中断源,2个定时器/计数器。

2. 里程测量传感器模块设计方案一、使用光敏电阻对里程进行测量。

将光敏电阻安装在自行车前叉的一侧,在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管。

在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料,并在黑色材料上打上等间距的小孔,这样当小孔经过光敏电阻时,光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲,从而测量里程。

方案二、利用编码器对车轮的圈数进行测量。

将旋转编码器安装在车轴上,这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。

利用脉冲数对里程进行测量。

方案三、利用霍尔元件对里程进行测量。

将霍尔元件安装在车前叉的一侧,在车圈侧面等间隔贴多个磁片。

当磁片经过霍尔元件时,霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲,单片机根据脉冲数来计算里程。

光敏电阻对光特别敏感,当白天行驶时,外界光源将导致光敏电阻发出错误信号;光敏电阻对环境的要求相当高,如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖,光敏电阻就不能再进行测量;在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。

而编码器必须安装在车轴上,这样安装就会给用户带来很多不便。

霍尔元件不受天气的影响,即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响。

由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统,具有输出响应快,数字脉冲性能好,安装方便,性能可靠,不受光线、泥水等因素影响,价格便宜的优点。

所以本设计采用方案三。

3. 显示系统设计方案一、用数码管显示信息。

利用6个数码管显示数字信息,并用8个发光二极管分别指示显示量的内容和单位。

例如数码管显示10.00,并且指示速度的发光二极管亮,它表示当前的平均速度为10.00千米/小时。

方案二、用液晶显示器显示信息。

一种霍尔电流传感器的电路设计

一种霍尔电流传感器的电路设计

设计了一种零磁通型霍尔电流传感器,可广泛应用于交流变频驱动、焊接电源、开关电源、不间断电源等领域。

该零磁通型霍尔电流传感器通过砷化镓霍尔元件检测由通电电流产生的磁场,继而有效地检测被测电流[1]。

由于霍尔元件产生的霍尔电势很微弱,而且还存在较大的失调电压,因此对霍尔电压的放大和对不等位电势的补偿是该设计的两个主要需要解决的问题,而且霍尔元件中载流子浓度等随温度变化而变化,因此还需用温度补偿电路对其温度补偿。

1系统设计框架系统分为4个部分:1)霍尔元件的供电电路,由电压基准(电流基准)芯片为霍尔片提供工作电流;2)霍尔元件及磁芯,将感应片感应的磁场(该磁场由通电电流产生)转化为霍尔电压;3)放大电路,将微弱的霍尔电压进行放大;4)反馈部分,利用了磁平衡原理:一次侧电流所产生的磁场,通过二次线圈电流进行补偿,使磁芯始终处于零磁通工作状态。

其系统总流程图如图1所示。

2系统硬件电路设计系统由±5V 的稳压源供电。

用一片电压基准芯片REF3012为砷化镓系列的霍尔元件HW300B 提供基准电压。

HW300B 是一款可采用电压模式供电和电流模式供电的霍尔元件,HW300B 放在开有气隙的集磁环的气隙里,并用胶水加以固定(霍尔元件和集磁环相对位置如果发生变化,会影响产生的霍尔电势的大小)。

霍尔元件的输出接至仪器放大器AD620,作为放大器的差模出入端和共模输入端。

放大器的增益可通过调节1、8引脚之间的10k Ω的电位器改变。

放大器的输出接反馈线圈,该反馈线圈绕在集磁环上,其绕线方向能使通过它的电流产生的磁场与集磁环收集到的磁场方向相反。

反馈线圈末端放1个75k Ω的精阻接地,可以通过测量精阻两端的电压,计算反馈线圈中的电流,进而推算穿过集磁环中心的被测电流的大小。

其具体电路图如图2所示。

收稿日期:2010-04-24稿件编号:201004091作者简介:卢敏(1987—),女,河南三门峡人,硕士研究生。

闭环霍尔电流传感器的工作原理

闭环霍尔电流传感器的工作原理

闭环霍尔电流传感器的工作原理介绍了闭环霍尔电流传感器的工作原理及在地面车用电源系统中的应用,实现了对车用电源系统输出电流的隔离测量、控制,解决了地面车辆的大功率发电系统的限流保护问题。

关键词:闭环;霍尔电流传感器;车用电源;应用1 引言地面车用电源系统(以下简称电源系统)输出电流的检测与控制,直接关系着电源系统工作的稳定性和可靠性,并影响车辆的运行状况及车辆的可操作性。

由于车辆复杂的使用条件导致车用电源的负载变化较大,随之电源的输出功率也将发生较大变化,若对电源的输出电流不加限制,会造成电源因过载而发热,影响其功率输出,严重情况下会导致电源永久失效。

闭环霍尔电流传感器(以下简称传感器)在车用电源系统中的应用,实现了对电源系统输出电流的隔离测量,并通过反馈控制电源系统的输出电流。

当电源的输出电流接近电源系统的设计功率输出时,电源输出电流将不再增加,从而限制了电源系统的输出功率,保护了电源系统不会因用电负载的变化而损坏。

2 闭环霍尔传感器的工作原理自1879 年美国物理学家Edwin Herbert Hall 发现霍尔效应以来,霍尔技术被越来越多地应用于工业控制的各个领域。

随着元器件工艺技术的发展,由霍尔器件应用开发的霍尔电流、电压传感器的性能也有了很大提高,特别是闭环霍尔电流、电压传感器的研制成功,大大地扩展了该项技术的应用领域。

2.1 霍尔效应及霍尔器件霍尔效应是霍尔技术应用的理论基础,当通有小电流的半导体薄片置于磁场中时(如图1),半导体内的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转,使半导体两侧产生电势差,该电势差即为霍尔电压VH,VH 与磁感应强度B 及控制电流IC 成正比,经过理论推算有式(1)关系。

VH=(RH/d)乘以B 乘以IC(1)式中:B 为磁感应强度;IC 为控制电流;RH 为霍尔系数;d 为半导体厚度。

式(1)中,若保持控制电流IC 不变,在一定条件下,可通过测量霍尔电压推算出磁感应强度的大小,由此建立了磁场与电压信号的联系。

霍尔效应的理解和计算

霍尔效应的理解和计算

霍尔效应的理解和应用湖北省恩施高中陈恩谱一、霍尔效应1、预设条件:通有电流I 的导体,处在磁场B 中。

2、霍尔效应:(1)载流子的偏转导体通有电流,实际上是导体内的自由电荷(载流子)发生了定向移动;这种定向移动的电荷,必然受到磁场对它们的洛伦兹力作用而偏转。

(2)导体垂直磁场的两侧面的电势差载流子侧向偏转的结果,是导体垂直磁场的两个侧面出现正负电荷的累积,进而在两侧面间形成垂直导体中电流方向的电场E (霍尔电场),进而在导体两侧面间形成电势差。

(3)载流子对电势高低的影响如图①所示,若载流子是负电荷,则载流子在洛伦兹力作用下会向下偏转,使得导体下表面积累负电荷,与此同时,上表面失去负电荷而带上正电,从而使得上表面电势高于下表面;反过来,如图②所示,若载流子是正电荷,则载流子在洛伦兹力作用下也会向下偏转,使得导体下表面积累正电荷,与此同时,上表面失去正电荷而带上负电,从而使得下表面电势高于上表面。

二、霍尔电压1、稳定电压的产生载流子沿着导线定向移动时,不仅受到洛伦兹力qvB 作用,还受到霍尔电场力qE 的作用,洛伦兹力促使载流子偏转,电场力阻碍载流子偏转,但只要电场力还小于洛伦兹力,载流子就会继续向导体侧面偏转;随着载流子持续偏转,导体两侧面电荷累积增多,霍尔电场增强,电场力增大,当导体两侧面累积电荷足够多、霍尔电场足够强时,电场力与洛伦兹力平衡,载流子就不再偏转,导体两侧的电荷量达到稳定,霍尔电场不再变化,则两侧面间的电势差达到稳定,这个电势差就被称之为霍尔电压,符号为U H 。

2、霍尔电压的计算设霍尔电场场强为E ,则由平衡条件,有0=-qvB qE ,导体两侧面间的电势差——即霍尔电压为Ed U H =,联立得Bdv U H =。

其中,v 是载流子在到体内沿着导线定向移动的平均速率,设导体单位体积内自由电荷数为n ,每个载流子的电荷量为q ,导体沿着磁场方向的厚度为h ,则导体垂直电流方向的横截面积为hd S =,有nqSv I =,解得nqSIv =,代入Bdv U H =,得hBInq U H ⋅=1。

霍尔电流传感器电源消耗电流计算方案

霍尔电流传感器电源消耗电流计算方案

霍尔电流传感器电源消耗电流计算方案霍尔电流传感器由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和无插入损耗等诸多优点,因而被广泛应用于变频器、逆变器、电源、电焊机、变电站、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的大电流、电压等各个领域中。

霍尔传感器需用到直流电源供电才可正常工作,在做产品设计时需要考虑其功率消耗,本文基于传统的霍尔电流传感器,精确计算其电流消耗,并利用LTspice软件进行仿真,所推导的理论计算公式可为产品设计提供参考。

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10KΩ,所以流过负载的电流一般小于1个mA。

开环霍尔电流传感器 干扰问题

开环霍尔电流传感器 干扰问题

开环霍尔电流传感器干扰问题1. 简介开环霍尔电流传感器是一种常用的电流检测设备,可以通过测量霍尔效应来检测电流大小。

然而,在使用过程中,往往会遇到干扰问题,导致传感器的准确度受到影响,因此需要采取相应的措施来解决干扰问题。

2. 干扰的来源在使用开环霍尔电流传感器时,常见的干扰来源包括以下几个方面: 2.1 外部磁场干扰外部磁场的存在会影响传感器的测量准确度,尤其是在工业环境中,各种电气设备的电磁场会对传感器产生干扰。

2.2 温度变化传感器的工作环境温度的变化也会对其精度产生影响,特别是在特殊环境下,如高温或低温环境。

2.3 电源波动传感器的工作稳定性会受到电源波动的影响,如果电源波动较大,则传感器的准确度会降低。

3. 干扰解决方案针对以上干扰问题,可以采取以下措施来解决:3.1 屏蔽外部磁场在传感器周围设置磁屏蔽罩,阻挡外部磁场对传感器的干扰,可以有效提高传感器的测量精度。

3.2 优化传感器设计通过改进传感器的设计,提高其抗干扰能力,例如增加磁阻效应和移相技术,减小磁敏感面积。

使得传感器更加稳定和精确。

3.3 使用稳压电源采用稳定的电源供应,降低电源波动对传感器的影响,可以有效地提高传感器的工作稳定性。

3.4 温度补偿在传感器设计中引入温度补偿模块,通过对传感器进行温度校正,提高其在不同温度环境下的测量准确度。

4. 持续改进和优化除了以上解决方案外,持续改进和优化传感器的设计、工艺和制造过程,也是提高传感器抗干扰能力的重要手段。

通过不断优化产品结构和生产工艺,可以提高传感器的性能和稳定性,进一步降低干扰对传感器的影响。

5. 结语开环霍尔电流传感器在工业自动化领域发挥着重要的作用,但在实际应用中往往会受到各种干扰的影响,因此解决干扰问题是至关重要的。

通过采取合适的措施和持续改进,可以有效提高传感器的稳定性和测量精度,为工业生产提供可靠的数据支持。

6. 实际应用案例在实际的工业场景中,开环霍尔电流传感器的干扰问题常常成为工程师和技术人员需要面对的挑战。

霍尔电流传感器计算

霍尔电流传感器计算

霍尔电流传感器计算
霍尔电流传感器是一种基于霍尔效应的电流传感器,可以用于测量直流或交流电流。

其基本原理是利用霍尔元件感应电流在磁场中产生的霍尔电压,通过测量霍尔电压的大小来计算电流的大小。

下面是霍尔电流传感器的计算方法:
1. 计算霍尔元件的磁通量ΦB:
ΦB = B × A
其中,B是磁场强度,A是霍尔元件的有效面积。

2. 计算霍尔元件的霍尔电势UH:
UH = R × I × (1 - μ × μ)
其中,R是霍尔元件的电阻,I是电流,μ是霍尔元件的磁导率。

3. 计算霍尔电流:
IH = UH / R
其中,UH是霍尔元件的霍尔电压,R是霍尔元件的电阻。

在实际应用中,霍尔电流传感器的电路设计和参数选择会影响其测量精度和灵敏度。

因此,在使用霍尔电流传感器进行电流测量时,应该根据具体情况选择合适的电路和参数,并进行校准和测试,以确保测量结果的准确性和可靠性。

霍尔系数的计算公式

霍尔系数的计算公式

霍尔系数的计算公式霍尔系数是指在磁场作用下,当电流通过一条导线时,垂直于电流方向和磁场方向的电势差与电流之间的比值。

它是描述材料导电性质的重要参数,也是研究材料磁电效应的基础。

霍尔系数的计算公式如下:R_H = V_H / (I * B)其中,R_H表示霍尔系数,V_H表示垂直于电流和磁场方向的电势差,I表示电流强度,B表示磁场强度。

霍尔系数的计算需要测量材料在磁场中的电势差以及通过材料的电流强度。

首先,将材料放置在磁场中,并使电流通过材料。

然后,测量垂直于电流和磁场方向的电势差。

最后,根据上述公式计算霍尔系数。

霍尔系数的大小和符号与材料的导电性质和载流子类型有关。

对于金属导体来说,霍尔系数通常是正值,表示载流子为正电荷。

而对于半导体来说,霍尔系数的大小和符号则取决于材料的类型和掺杂方式。

霍尔系数的应用非常广泛。

首先,它可以用于测量材料的电导率。

通过测量电势差和电流强度,可以计算出材料的电导率,从而了解材料的导电性能。

其次,霍尔系数还可以用于测量材料的载流子浓度。

根据霍尔系数的大小,可以推导出载流子浓度的大小。

此外,霍尔系数还可以用于研究材料的磁性和电学行为,以及开发磁传感器和霍尔元件等应用。

总结一下,霍尔系数是描述材料导电性质的重要参数,它可以通过测量垂直于电流和磁场方向的电势差和电流强度来计算。

霍尔系数的大小和符号与材料的导电性质和载流子类型有关。

它在材料科学和电子技术中有着广泛的应用。

了解和研究霍尔系数对于深入理解材料的电学和磁学性质具有重要意义。

通过对霍尔系数的计算和分析,可以为材料的设计和应用提供理论依据和指导。

LKHS-21系列(双电源)霍尔可拆卸电流传感器说明书V1.0

LKHS-21系列(双电源)霍尔可拆卸电流传感器说明书V1.0

失调电压温漂
Tr
响应时间
<±20
mV
TA=-20~60oC
<±2
mV/

≤5
us
f
频带宽度(-3dB)
DC~20
kHz
TA
工作环境温度
-20~+60

TS
贮存环境温度
-40~+85

RL
负载电阻
>10k
Ω
标准
JB/T 7490-2007
三.外形尺寸:
引脚说明:1.+15V 2.-15V 3.Vout 4. 0V OFS 零点调节 GIN 幅度调节
四.使用说明
1.传感器通电后,当被测电流从传感器箭头方向穿过,即可在输出端测得同相电压值。 2.传感器的输出幅度可根据用户需求进行适当的调节。 3.可按用户需求定制不同额定输入电流和输出电压的传感器。
五.产品选型
型号
说明
LKHS -□ -□ □ -□ □ □
21
外形 40
规格
内孔直径尺寸
电源
D12
双电源±12V
类型
D15
双电源±15V
电流
100A
100A
量程
200A
200A
注:L 表力创、K 表示开合、H 表 hall(霍尔)、S 表 Sensor(传感器),S 表 single(单)、 D 表 double(双)。 例如:目前开发的双电源±15V 供电、输出为 0~4V、内孔直径尺寸为 21mm 量程为 100A 的 开合霍尔电流型号为:LKHS-21-D15-100A
300
A
IP
原边电流测量范围

霍尔传感器测电流,电压,功率

霍尔传感器测电流,电压,功率

功率放大器简介利用三极的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。

因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。

经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大。

功率放大器原理////////////////////////////////////////////////////电参量的测量方法1电压、电流信号的测量电流的测量可采用磁平衡式霍尔电流传感器(亦称为零磁通式霍尔传感器)。

如图3所示。

当被测电流I IN流过原边回路时,在导线周围产生磁场H IN这个磁场被聚磁环聚集,并感应给霍尔器件,使其有一个信号U H输出;这一信号经放大器A 放大,输人到功率放大器中Q1,Q2中,这时相应的功率管导通,从而获得一个补偿电流I O;由于此电流通过多匝绕组所产生的磁场H O与原边回路电流所产生的磁场H IN相反;因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出电压U H逐渐减小,最后当I O与匝数相乘N2I O所产生的磁场与原边N1I IN所产生的磁场相等时,I O不再增加,这时霍尔器件就达到零磁通检测作用。

这一平衡所建立的时间在1μs之内,这是一个动态平衡过程,即原边回路电流I IN的任何变化均会破坏这一平衡的磁场,一旦磁场失去平衡,就有信号输出,经过放大后,立即有相应的电流流过副边线圈进行补偿。

因此从宏观上看副边补偿电流的安匝数在任何时间都与原边电流的安匝数保持相等,即N1I IN=N2I O,所以I IN=N2I O/N1 (I IN为被测电流,即磁芯中初级绕组中的电流,N1为初级绕组的匝数;I O为补偿绕组中的电流;N2为补偿绕组的匝数)。

电流传感器计算题详解

电流传感器计算题详解

电流传感器计算题详解电流传感器是一种用来测量电流的装置。

在计算电流传感器的相关问题时,常见的问题包括电阻、电流和电压之间的关系等。

问题描述假设有一个电流传感器,其电阻值为R,电流为I,电压为V。

需要计算以下问题:1. 电阻为R的电流传感器的电压是多少?2. 电流为I的电压为V的电流传感器的电阻是多少?3. 电阻为R的电流传感器的电流是多少?计算方法1. 电阻为R的电流传感器的电压计算方法是:V = I * R其中,V为电压,I为电流,R为电阻。

2. 电流为I的电压为V的电流传感器的电阻计算方法是:R = V / I其中,R为电阻,I为电流,V为电压。

3. 电阻为R的电流传感器的电流计算方法是:I = V / R其中,I为电流,V为电压,R为电阻。

实例分析假设电流传感器的电阻R为10欧姆,电流I为5安培,电压V为50伏特。

根据上述计算方法,可以得到以下结果:1. 电阻为10欧姆的电流传感器的电压为:V = I * R = 5 * 10 = 50伏特2. 电流为5安培的电压为50伏特的电流传感器的电阻为:R = V / I = 50 / 5 = 10欧姆3. 电阻为10欧姆的电流传感器的电流为:I = V / R = 50 / 10 = 5安培结论通过上述计算方法和实例分析,我们可以得出以下结论:1. 电流传感器的电压可以通过电流和电阻的乘积来计算。

2. 电流传感器的电阻可以通过电压和电流的比值来计算。

3. 电流传感器的电流可以通过电压和电阻的比值来计算。

这些计算方法可以帮助我们在实际问题中计算电流传感器相关的数值。

霍尔闭环电流传感器的功耗问题研究

霍尔闭环电流传感器的功耗问题研究

Ii=IS(N2/N1)
(1)
Ii为 原 边 电 流 ;N1为 原 边 绕 组 匝 数 ,设 计 中取 N1:1; IS为
补偿 电 流 ;N2为 次 级绕 组 匝数 。
图 பைடு நூலகம்工 作原 理
3 电流 传 感器 功耗 分 析
电流传感 器的功耗P满 足公式(2),电源一定 的情况 下传 感器 功耗与通过电源的电流I+与I.相 关,下面从传感器 电路原理分析 I+与I.与 那 些 因 素有 关 。
1#


I a u t
128 77 — 2 .3l
2 .1 — 126.54
9 9 6 — 9 9 .2 3
226 ¥8 一27.嘻S
27 童 —226。32 199.38
_ 1 9 9
由数 据 可 以看 出Ii为 0时+VCC、 .VCC对 应 的 电流 I+、I.其
1 引 言
霍 尔 闭环 电流 传 感 器 的精 度 一般 高 于 o.7%, 次 边 线 圈N2匝 数 都在 1000以上 ,当原边 电流Ii不断增加 时其 电流 传感器 输 出 电流线性增大 ,本文主要从 霍尔 闭环 电流传 感器 的功耗着 手进 行 阐 述 。
2 工 作原 理
I+、I.主 要 由霍 尔 驱动 电流 IO、 运 放 工 作 电流 I1及 功 率 管 发
射 极 电流Ie(近似 等于Iout)3部分 内容 ,由图2可知I+、I-满足
以 下公 式 :
I+=IQ+I1++ Ie+
(3)
I-= 一 (IQ+I1一+Ie一)
(4)
可 以 看 出 通 过 +VCC、 .VCC的 霍 尔 驱 动 电 流 IO是 一 致

有任意偏置电压输出的直流霍尔电流传感器

有任意偏置电压输出的直流霍尔电流传感器

设计应用技术DOI:10.19399/j.cnki.tpt.2023.05.011有任意偏置电压输出的直流霍尔电流传感器王勇,王威,杜刚(成都新欣神风电子科技有限公司,四川成都611731)摘要:介绍了开环式直流霍尔电流传感器的工作原理。

在此基础上,设计了一种可以输出任意设置偏置电压的直流霍尔电流传感器。

该传感器的输出偏置电压可任意设置,且输出电压与原边侧电流成线性关系,并通过试验进行了验证。

关键词:霍尔传感器;偏置电压;开环DC Hall Current Sensor with Arbitrary Bias Voltage OutputWANG Yong, WANG Wei, DU Gang(Chengdu Xinxinshenfeng Electronic Technology Co., Ltd., Chengdu 611731, China)Abstract: In this paper, the working principle of open-loop Hall current sensor is briefly introduced. On the basis of this, a DC current sensor with arbitrary bias voltage output is designed. The Hall current sensor can output arbitrary bias voltage, and the output voltage is linear with the original side current. The circuit is verified by experimental data.Keywords: Hall current sensor; bias voltage; open loop0 引 言近年来,霍尔传感器以其精度高、体积小、可靠性稳定、检测电流与输出信号完全隔离、可对任意波形的电流电压进行测量、维护更换方便等优点被广泛应用于各种军民设备[1]。

霍尔电流传感器介绍1

霍尔电流传感器介绍1

霍尔基础介绍霍尔效应原理电流Is通过N型或P型霍尔元件,磁场B方向与电流Is方向垂直,且磁场方向由内向外,对于N型半导体及P型半导体,分别产生的方向如左图和右图的霍尔电场EH。

霍尔电势差E H会阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力F E与洛仑兹力F B相等时,上下两侧电荷的积累就达到动态平衡。

因为:F E=eE H,F B=evB,则:E H=vB又因为:I S=nevbd其中b为宽,d为厚度,n为载流子浓度带入公式得到霍尔电势:Uh=E H b=BIs/nedUh=K H*Is*B其中KH=1/ned,KH被称为霍尔元件的霍尔系数*霍尔电势Uh与控制电流Is 及磁感应强度B成正比霍尔元件•霍尔元件常见半导体材料:霍尔元件温度特性InSb霍尔一般工作在恒压模式,温度特性好GaAs霍尔一般工作在恒流模式,温度特性好开环霍尔电流传感器◆开环霍尔电流传感器由磁芯和放置在磁芯开口气隙内的霍尔元件组成。

载流导体穿过磁芯中心孔,它将产生一个和其电流成比例的磁场。

这个磁场被磁芯集中并被霍尔元件检测到。

大部分开环电流传感器含有温度补偿的电子线路,它输出一个经过校正的电压输出。

◆开环电流传感器测量直流和交流电流并提供被测电流和输出电压之间的电气隔离。

开环传感器的典型功耗远小于闭环传感器。

它们是在电池供电的要求功耗较小的系统中最优的选择。

◆还有一种叫法叫直放式电流传感器开环霍尔电流传感器原理图开环单电源电路开环双电源电路开环电流传感器--特点•体积小•重量轻•测量范围宽•低能量损耗•无插入损耗•结构简单,可靠性高闭环霍尔电流传感器◆闭环霍尔电流传感器主要由磁芯、放置在磁芯开口气隙内的霍尔元件、环绕铁芯的线圈和一个电流放大器组成。

载流导线穿过磁芯中心孔,它将产生一个和其电流成比例的磁场。

这个磁场被磁芯集中并被传送到霍尔元件检测。

霍尔传感器及电流放大器产生与检测电流成比例的输出电流,它驱动线圈产生反向磁场。

霍尔-------电流传感器需要正负12伏电源

霍尔-------电流传感器需要正负12伏电源

为什么霍尔电流传感器需要正负12伏电源?不是一定要用正负12V电源,这是根据需要类确定。

电压值不一定是12v,也可以是其他电压,比如6V,15V,24V等等。

也可以是单电源。

电流是有方向的,如果有用正负信号表示电流的方向,则需要用双极性电源。

单电源12V,24v的霍尔传感器市场上很常见。

霍尔电流传感器如果用单电源供电会怎么样?闭环式霍尔电流传感器,都是正负电压供电的,我这里只有一个+12V供电,该如何接呢?负供电悬空?负供电接地?为什么要用DCDC做个负电源?XW:是不是专业习惯?有事没事做个电源。

东方:好这一口。

没有办法了,谁让你在电源网提问呢?XW:楼主好像也挺高兴。

你难道不高兴?东方:哪能呢!大家高兴我高兴。

但从最广大人民群众的根本利益来讲,是不是符合呢?XW:啊?三个代表的思想!你说怎样才好?东方:改一个字:“不用DCDC做个负电源吧!保证里面的运放工作最好!”XW:你的意思是不是说,就用12V电源,也能工作?东方:没有实践经验,只是理论探讨,霍尔,电磁感应原理,只要有电流就能工作,好像没运放什么事。

XW:你说话可要当心!伟林电源快来了。

快跑!东方:摘要不写啦?东方老师您好!单电源与双电源我都用过,单从运放的工作原理上讲,两者的确没啥大的区别,但由于是DC输出,用单电源时的输出接口电平匹配很不方便。

晶纲禅诗斑竹节日好!您可不能称我老师呀!您可是磁通量专家,XW:看来这次是东方错了,本本主义要不得。

他应该当学生。

东方:好好学习天天向上。

我是自己瞎琢磨来着,如下图:东方:给它一点磁场,提供工作电流,不就产生霍尔电压VH?这不没有运放和正负电源的事吗?XW:人家讲了,原理是一回事,实际上满不是这么简单的,快回去学习学习吧。

东方:理论上讲得通实际就行得通啊!不相信单电源就不行!XW:晶斑竹说了,用单电源时的输出接口电平匹配很不方便。

东方:真不行倒好了,我可以发明一个使用方便的单电源霍尔呀!XW:逗死了,他还想发明,先去检索一下,说不定早有了!不要白忙活。

C语言霍尔电流计算

C语言霍尔电流计算

C语言霍尔电流计算
从图1-3可知输出电流I2的回路是:V+→末级功放管集射极→N2→RM→0,回路等效电阻如图1-6。

(V-~0的回路相同,电流相反)当输出电流I2最大值时,电流值不再跟着I1的增加而增加,我们称为传感器的饱和点。

按下式计算
I2max=V+-VCES/RN2+RM
式中:V+-正电源(V)。

VCES-功率管集射饱和电压,(V)一般为0.5V。

RN2-副边线圈直流内阻(Ω),详见表,1-2。

RM-测量电阻(Ω)。

从计算可知改变测量电阻RM,饱和点随之也改变。

当被测电阻RM确定后,也就有了确定的饱和点。

根据下式计算出最大被测电流I1max:I1max=I1/I2·I2max 在测量交流或脉冲时,当RM确定后,要计算出最大被测电流
I1MAX,如果I1max值低于交流电流峰值或低于脉冲幅值,将会造成输出波形削波或限幅现象,此种情况可将RM选小一些来解决。

ina226电流计算方法

ina226电流计算方法

ina226电流计算方法INA226是一种高精度电流监测芯片,可以用于测量和监测直流、交流和脉冲电路中的电流。

它采用了数字式电流和电压测量技术,能够提供高精度的电流测量和电压测量结果。

本文将介绍INA226电流计算的方法。

INA226芯片由电流传感器、电压传感器、差分放大器和ADC(模数转换器)等主要部件组成。

其工作原理是基于霍尔效应和电压测量技术。

仅通过两个端口连接到电源线上,即可提供电流和电压的准确测量结果。

首先,我们需要了解一些基本的电流和电压测量原理。

电流测量是基于霍尔效应实现的,霍尔效应指的是当电流通过导线时,在导线的两侧引入一个磁场,电流将偏转,并产生一个电压信号。

电压测量是通过差分放大器将电源线两侧的电压进行放大,并通过ADC进行数字化处理。

INA226提供了两种基本的电流测量模式:单端模式和差分模式。

在单端模式下,电源线的一端通过电流传感器连接到INA226的IN+端,电源线的另一端通过电流传感器连接到地线上。

而在差分模式下,电源线的两端分别通过电流传感器连接到INA226的IN+端和IN-端。

为了进行电流计算,首先需要设置INA226的配置寄存器。

配置寄存器控制了INA226的各种设置,如电流和电压测量范围、采样率、分辨率等。

通过设置合适的配置参数,可以获得准确的电流测量结果。

在进行电流计算时,首先需要进行电流偏移校准。

电流偏移校准是通过读取芯片的电流寄存器,获取其输出电压对应的电流值。

然后,通过校准公式,将实际测量的电压值转换为相应的电流值。

电流计算的公式为:I = (V_shunt × R_shunt) / R_burden其中,I为电流值,V_shunt为INA226芯片输出的电压值,R_shunt 为电流传感器的电阻值,R_burden为负载的电阻值。

通过该公式,可以计算得到准确的电流值。

除了电流计算,INA226还可以进行电压计算。

电压计算是通过读取芯片的电压寄存器,获取其输出电压对应的实际电压值。

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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LF 205-S为例来分析闭环电流传感器的电流消耗。图3为LF 205-S的原理示意图,
+15V
1
2
3
0V
−15V
图4 LF 205-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。一般可通过稳压二极管和三极管来实现。这一部分的电流消 耗主要集中在霍尔元件, 按照通常的设计流过霍尔元件的电流控制在10mA以内。 其次是补偿电流驱动电路,对于输出电流较小的传感器,补偿电流驱动电路 可只由运放组成。而对于需要输出较大电流的传感器,补偿电流驱动电路通常由 运放和一对串联的三极管电路组成。此部分消耗的电流较小,一般为几个mA。 补偿电流产生电路,在前面补偿电流驱动电路的驱动作用下,三极管输出补 偿电流。三极管补偿电流即是传感器的输出电流,其大小取决于原边被测电流。
图6 闭环电流传感器测量交流电流时消耗电流流向
传感器电流消耗的 LTspice 仿真
使用LTspice对传感器的电流消耗进行仿真,按照图4的电路分别对静态、测 量直流和测量交流电流的情况进行仿真。 从图7中可以看出,静态时+VC的消耗电流为15.33mA,-VC的静态消耗电流 为15.27mA,此处正负电源的消耗不完全相等,主要是因为零点的存在,此时传 感器的零点为0.06mA。
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。
*+DC 表示电流方向与传感器的正方向一致,-DC 表示电流方向与传感器负方向一致
其中流过霍尔元件的电流为8.83mA, 补偿电路驱动电路消耗电流为5.24mA, 从数据中可以看出,这两部分电流加起来为14.07mA,约占整个+VC消耗电流的 91.8%
图7 闭环电流传感器IP=0时的输出电流及消耗电流
当施加200ADC原边电流后,传感器的输出为100.06mA,此时+VC端的消耗 电流为116.21mA,-VC端的消耗电流为16.15mA
图5 闭环电流传感器测量直流电流时消耗电流流向
如果被测电流为交流, 则上半部分和下半部分的三极管轮流导通来产生补偿 电流。假设被测电流为正弦波,其电流的有效值为IP,则输出电流同样也为正弦 交流,其有效值为IS=IP/KN。因为三极管轮流导通,所以补偿电流是轮流从+VC 和-VC输出的,当被测电流方向为正,即和传感器的正方向一致时补偿电流完全 由上半部的三极管产生;当被测电流方向为负,即和传感器的负方向一致时补偿
(+VC) + 1 2
上面的两个公式来计算。
附表
附表 1:闭环电流传感器测量直流和交流时+VC 电流消耗计算公式 +VC +VCpeak IP=0 +DC* -DC* ACsinus IC0 IC0 + IS IC0 (+VC) + √2 IC0 IC0+ IS IC0 (+VC) + 1 2 + 2√2 ∙ / +VCrms IC0 IC0+ IS IC0 + √2 / +VCave
附表 2:闭环电流传感器测量直流和交流时+VC 电流消耗计算公式 -VC -VCpeak IP=0 +DC* -DC* ACsinus IC0 IC0 IC0 + IS (+VC) + √2 IC0 IC0 IC0 + IS (+VC) + 1 2 + 2√2 ∙ / -VCrms IC0 IC0 IC0 + IS + √2 / -VCave
在静态即无被测电流的情况下,无补偿电流输出。所以对于闭环电流传感器,其 静态电流主要是霍尔驱动电流和补偿电流驱动电路电流两部分的总和。 因为此时输出电流为零,所以传感器从+VC和-VC消耗的电流相等。即 IC0 (+VC)= IC0 (-VC)
图4 闭环电流传感器静态消耗电流流向
而在动态情况下, 即在测量电流的情况下 传感器输出电流不为零, IC0 (+VC) 和IC0 (-VC)的大小取决于被测电流的大小和方向。如果被测电流为直流,假设其 方向和传感器的正方向一致。此时补偿电流完全由上半部的三极管产生,也就是 说此时输出电流完全由+VC提供。而-VC的电流大小仍然为IC0 (-VC) 。 IC(+VC)= IC0 (+VC)+ IS
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。
电流完全由下半部的三极管产生。 此时消耗电流的波形为一直流叠加了半个周期 的正弦波,整个电流的波形峰值为 peak = 则此时的电流有效值为 rms(+VC) = 平均值为 ave(+VC) = + √2 / (+VC) + 1 2 + 2√2 ∙ / (+VC) + √2
同理-VC端消耗电流的有效值和平均值与+VC端的相同。
霍尔电流传感器电源消耗电流计算
王国伟 wgw@; 莱姆电子(中国)有限公司
霍尔电流传感器由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和 无插入损耗等诸多优点,因而被广泛应用于变频器、逆变器、电源、电焊机、变 电站、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的大 电流、电压等各个领域中。霍尔传感器需用到直流电源供电才可正常工作,在做 产品设计时需要考虑其功率消耗,本文基于传统的霍尔电流传感器,精确计算其 电流消耗,并利用LTspice软件进行仿真,所推导的理论计算公式可为产品设计 提供参考。
图8 闭环电流传感器测量200ADC时的输出电流及消耗电流
当在原边施加有效值200Arms的正弦交流电后,传感器的输出为正弦交流, 因为上下三极管轮流导通,补偿电流按照半个周期的间隔分别叠加到+VC和-VC 的消耗电流上。此时传感器输出电流的有效值为100.00mA。+VC端的消耗电流
波形如图所示,根据仿真的结果,VC的消耗电流有效值为81.99mA,平均电流 为60.96mA,-VC端消耗电流的有效值为81.72mA,平均值为60.90mA。而根据前 面的公式,在不考虑零点的情况下计算出的+VC理论消耗电流为81.33mA,平均 值为60.34mA,-VC端的消耗电流为81.29mA,平均值为60.28mA,与仿真结果一 致。
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10KΩ,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。
总结
本文在介绍霍尔电流传感器工作原理的基础上, 分析了霍尔电流传感器的电 流消耗组成,并推导了传感器+VC和-VC在静态及在测试直流和交流电流时的消 耗电流, 并利用LTspice软件进行了仿真模拟, 仿真结果与理论推导的结果一致。 主要结论有:

对于霍尔开环电流传感器,因为其输出信号为电压,所以其功耗相对较为稳 定。通常开环传感器的电流消耗小于15mA。其中主要电流消耗在霍尔元件 的驱动电流上。

对于霍尔闭环电流感器,其电流消耗主要分为静态消耗电流和动态消耗电流: 静态消耗电流主要包括两部分:一部分是霍尔元件的驱动电路,在10mA 左右;另外一部分为补偿电流驱动电路,约为5mA左右。 当施加原边电流进行测试时,I0(+VC)和I0(-VC)的大小取决于被测电流 的大小和方向: 在被测电流为直流,消耗电流的大小取决于被测电流的方向和幅值。 若其方向和传感器的正方向一致。此时补偿电流完全由上半部的三 极管产生,也就是说此时输出电流完全由+VC提供,此时+VC的消 耗电流为IC(+VC)= IC0 (+VC)+ IS,而-VC的电流大小仍然为I0(-VC)。 当被测电流方向与传感器的负方向一致时,IS叠加到-VC上,其大小 与IC(-VC)= IC0 (-VC)+ IS 在被测电流为交流的情况下,则上半部分和下半部分的三极管轮流 导通来产生补偿电流,所以补偿电流是轮流从+VC和-VC输出的,当 被测电流方向为正,即和传感器的正方向一致时补偿电流完全由上 半部的三极管产生;当被测电流方向为负方向时,即和传感器的负 方向一致时补偿电流完全由下半部的三极管产生。此时消耗电流的 波形为一直流叠加了半个周期的正弦波,整个电流的波形峰值为 peak = (+VC) + √2 ,则此时的电流有效值为 rms(+VC) = + 2√2 ∙ / 。-VC的消耗与+VC一样,可按照
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