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霍尔电流传感器工作原理

人气: | 时间:2013/4/29 14:26:43 | 关闭

霍尔电流传感器技术发展已经是越来成熟,由于霍尔电流传感器高精度、高灵敏度、易安装、抗干扰能力强等诸多优点,被广泛的应用于各个行业当中。下面就来介绍一下霍尔电流传感器的工作原理。
 
  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,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。 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。
 


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