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霍尔电流传感器原理及有源滤波器中应用

  近年来,霍尔电流传感器产品因具有良好的精度及线性度,检测电压与输出信号高度隔离,高可靠性,低功耗以及维修更换方便等优点,广泛应用于航空,航天,通信,仪表,冶金以及铁路等军品和民品领域,在很多应用中要求霍尔电流传感器的零点输出为基准的2.5V,即检测电流为零时,传感器输出电压为2.5V,当检测电流为负方向时,传感器输出电压为一个小于2.5V的电压值,当检测电流正方向时,传感器输出电压为一个大于2.5V的电压值,检测电流与输出电压变化成线性关系,目前,常规的霍尔元件零点输出电压为供电电压的一半,霍尔电流传感器而很多霍尔电流传感器的供电电压不是*确的固定值,而是一个范围,如4.5~5.5V等,这样会导致霍尔电流传感器的零点电压输出不稳定,甚至超过规定值。

  根据安培定律,原边被测电流I×N将产生与电流成正比的磁场B1,开口磁环气隙内的磁敏芯片直接测量B的强弱,输出霍尔电压V,V经线性放大后输出电压信Uo。

  当传感器供电电压为5V时,按照式(1),传感器会输出一个有2.5V偏置电压且与电流成线性比例的电压信号,但如果供电电压不*确或者误差范围较大时,传感器输出电压的直流偏置将不*确或相应地的误差较大,如供电电压为4.6V时,传感器的零点偏置电压将是2.3V,误差太大。

  霍尔电流传感器目前,业界有精准直流偏置电压输出的霍尔电流传感器应用较少,常规做法是先隔离传感器的直流偏置电压,只输出一个与原边电流成线性关系的零偏置电压信号,然后再使用运放加法器加上一个由基准稳压源得到的2.5V基准电压信号,该实现方式电路相对复杂。

  在实际工作中有源滤波器严重受到噪音的干扰,找出可能影响滤波器工作效果的因素是十分重要的.有源电力滤波器本身发出的电流为非正弦波形,这就意味着应用传统的数字信号处理算法消除噪音的方法在这里不完全适用,而实际应用中来自外部的干扰极大地影响了系统的运行,而闭环电流传感器采样设计使得两者完美的结合,减霍尔电流传感器小了噪音的干扰。

  采集电力设备中的各个信号,使之转化为计算机系统所能识别的信号,电流传感器一般要求精度较高,线性度较好,温漂尽可能小,由于闭环电流传感器精度高,线性度好,所以选择闭环电流传感器。

  霍尔闭口式开环电流传感器利用霍尔效应可以传递各类电流信号,由于有源电力滤波器有滤除电流不平衡度的需求,因此需要采集直流分量信号,同时选择电流输出型闭环电流传感器.。

  信号传递的失真是影响效果的最主要因素,而对于闭环电流传感器,传递线路,低通滤波器的合理选择和处理可以最大程度的减小信号的失真度,从而使得有源滤波器工作效果得到明显的改善。

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