霍尔电流传感器工作原理(精)

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
是目前最适当的元件，利用霍尔电流传感器工作频带宽的特点，可用于 检测非正弦电源供谐波分析，峰值测量等。
一.霍尔电流传感器的工作原理
1-2 霍尔电流传感器概述及基本原理




霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学霍尔首先 在金属材料中发现了霍尔效应。 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍 尔效应显著而得到应用和发展。 霍尔传感器是基于霍尔效应将被测量（如电流、磁场、位移、压力、压 差、转速等）转换成电动势输出的传感器。 霍尔式传感器结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围大、非 接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化。在测量技术、自 动化技术和信息处理得到了广泛的应用。

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
二.霍尔电流传感器的实际应用
随着电力电子技术的发展，现有检出和测量电流的元件（如分流器、 互感器）已不能满足中、高频，高di/dt (电流变化率）， 宽频谱电流波 形的传递，电流传感器是弥补这一空缺的主要电流检测元件。 霍尔电流、电压传感器用来测量直流、交流和脉动电流、电压以及 利用这些测量值进行显示、控制的系统均可使用。例如：在电力机车、
二.霍尔电流传感器的实际应用
2-1 UPS和太阳能发电
UPS 不间断电源 Solar light power太阳能光电
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二.霍尔电流传感器的实际应用
2-2 逆变器和电机设备
Inverter逆变器 Motor equipment电机设备
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二.霍尔电流传感器的实际应用
2-3 机器人、变频器及焊接机
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
1-4 LEM磁平衡式电流传感器（CSM系列 ）
LEM磁平衡式电流传感器（CSM 系列 ）原理
磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所 产生的磁场通过一个次级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。 根据安培定律，流过导体的电流I会在该导体周围产生一个磁场。这个磁场 可用一个高导磁率的磁路来测量。绕在磁路的N匝绕卷，如果通以1／N的反向 电流，就可消除原边电流I所产生的磁场。通过沿磁路安装的磁通探测器(霍尔传 感器)检测铁心间隙中的磁通。如果磁通不为零，霍尔传感器就会有(原、副边磁 通不平衡的偏差)电压信号输出。该信号经高增益放大器放大后，再调节二次电 流以抵消原、副边安匝数不平衡所产生的偏差，在铁芯中，始终保持二次电流 所产生的磁通能够抵消原边电流I所产生的磁通。 主要特点是磁路铁心不会饱和。邻近电流传感器的导电母线排所产生的外 部磁场会对磁平衡式霍尔检零电流传感器的准确测量有一定影响。LEM采取的 办法是使用补偿线圈补偿。
霍尔电流传感器工作原理
主要内容
一.霍尔电流传感器工作原理
二.霍尔电流传感器的应用
一.霍尔电流传感器的工作原理
1-1 霍尔原件的结构
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目前最常用的霍尔元件材料是鍺（Ge）、硅（Si）、锑化铟 （InSb）、砷化铟（InAs）等半导体材料。 20世纪80年代末出现了一种新型霍尔元件——超晶格结构（砷化 铝/砷化稼）的霍尔器件，它可以用来测微磁场。 霍尔元件由霍尔片、4根引线和壳体组成。
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
Robot machine 机器人设备 Inserter/mounting machine 变频器/安装机器
welding焊接机
二.霍尔电流传感器的实际应用
2-4 电梯和升降机
Elevator电梯 Folk lift升降机
二.霍尔电流传感器的实际应用
2-5 在逆变焊机中的应用

Y为传感器模块
霍尔电流传感器在直流检测中同样具有电隔离，因而扩展了