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霍尔电流传感器的原理和应用

  霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流,从直流电到几十千赫兹的交流电,其所依据的工作原理主要是霍尔效应原理,它有两种工作方式,即磁平衡式和直式,霍尔电流传感器一般由原边电路,聚磁环,霍尔器件,(次级线圈)和放大电路等组成。

  直放式电流传感器(开环式):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,这一信号经信号放大器放大后直接输出,一般的额定输出标定为4V。

  磁平衡式电流传感器(闭环式):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,当原边导线经过电流传感器时,原边电流IP会产生磁力线,原边磁力线集中在磁芯气隙周围,内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的,电流传感器大小仅为几毫伏的感应电压,通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS,并存在以下关系式:IS*NS=IP*NP,(其中,IS—副边电流,IP—原边电流,NP—原边线圈匝数,NS—副边线圈匝数,NP/NS—匝数比,一般取NP=1,)。

  磁平衡式电流传感器的具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,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与匝数相乘所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起指示零磁通的作用,此时可以通过Is来平衡,被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。

  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功能和更上等的智能控制,具有传感检测,霍尔电流传感器传感采样,传感保护的电源技术渐成趋势,检测电流或电压的传感器便应运而生,并受到广大电源设计者的青睐。

  电流传感器是一种检测装置,能感受到被测电流的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输,处理,存储,显示,记录和控制等要求。

  电流传感器可以在家用电器,智能电网,电动车,风力发电等等,在我们生活中都用到很多这类磁传感器,比如说电脑硬盘,指南针,家用电器等等。

  电流传感器依据测量原理不同,主要可分为:分流器,电磁式电流互感器,电子式电流互感器等。

  电子式电流互感器包括霍尔电流传感器,罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量测量的AnyWay变频功率传感器(可用于电压,电流和功率测量)等。

  与电磁式电流传感器相比较,电子式电流互感器没有铁磁饱和,传输频带宽,二次负荷容量小,尺寸小,重量轻,是今后电流传感器的发展方向。

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