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,具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被磁芯聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is。
这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小,当与Ip与匝数霍尔电流传感器相乘所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用,此时可以通过Is来测试Ip,当Ip变化时,平衡受到破坏,霍尔器件有信号输出,即重复上述过程重新达到平衡,被测电流的任何变化都会破坏这一平衡,一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出,经功率放大后,立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿,从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1μs,这是一个动态平衡的过程。
因此,从宏观上看,次级的补偿电流安匝数在任何霍尔电流传感器时间都与初级被测电流的安匝数相等。
正常工作时,其一次绕组和二次绕组的磁通互相抵消,达到磁平衡,磁芯中的实际磁通为零,但是,这只是理想情况,实际的传感器,由电子电路构成的二次绕组的输出电流能力总是有限的,当一次过载时,若二次输出受限,实际输出电流比理论电流小,磁平衡被打破,只要一次电流继续增大,铁芯就会饱和。
什么是霍尔效应,闭环传感器使用由电流传感器IC主动驱动的线圈来产生一个与导体中电流产生的磁场相反的磁场,这样,霍尔传感器总是在一个零磁场的工作点运行,输出信号由电阻器产生,该电阻器的电压与线圈中的电流成比例,该电流也与绕在磁芯线圈中电流的匝数倍成正比。
开环与闭环传感器的选择需要考虑精度和响应时间,如果应用要求高精度,通常选择闭环电流传感器,因为它消除了上面谈到的系统灵敏度非线性误差,如果能够使开环传感器具有足够的精度和响应速度,由于其尺寸,功耗等方面的先天优势,也不失一种选择,安科瑞开发出新的开环解决方案,体积更小,具备高精度和快的响应速度,比闭环解决方案更经济实惠,霍尔电流传感器。 |