霍尔电流传感器

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主流电流传感器原理与应用

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主流电流传感器原理与应用

发布日期:2019-03-13 作者: 点击:

市场上的电流传感器五花八门,大家都听说过或者用过,但你真的懂电流传感器吗?

电流传感器就是把大电流转换为同频同相的小电流以便于测量或实现隔离。根据不同的变换原理,电流传感器一般有霍尔效应、磁通门、电磁感应、罗氏线圈(电磁感应原理及安培环路定律)、分流器(欧姆定理)这五种技术。本文只讨论主流的传感器即霍尔效应和磁通门的传感器。

基于霍尔效应的电流钳在铁芯中加工一个气隙放置霍尔元件。利用霍尔元件测量气隙中的磁感应强度,根据控制方式不同,有开环和闭环两种类型。开环和闭环霍尔型电流钳都可以测量直流和交流。

开环霍尔型电流传感器——直测式

开环霍尔型使用线性度较好的霍尔元件,霍尔元件输出电压正比于被测电流。

闭环霍尔型电流传感器——磁平衡原理

闭环霍尔型使用零磁通技术,铁芯上有补偿线圈。当初级有被测电流在铁芯中产生磁通时,霍尔元件检测铁芯中的磁感应强度,通过负反馈将此误差电压转换为电流驱动补偿线圈,抵消铁芯中的磁通,最终被测电流与补偿线圈产生的磁通量大小一致方向相反,通过测量补偿线圈的电流即可按照匝数比换算出被测电流。

闭环霍尔对霍尔元件的线性度依赖较小,铁芯工作在零磁通下,因此精度比开环的高。霍尔元件需要提供工作电压,因此这两种电流钳都要供电,闭环霍尔需要驱动补偿线圈耗电更大。

电流传感器.jpg

开环霍尔型与闭环霍尔型电流传感器的区别

带宽区别:微观上讲,气隙处的磁场始终在零磁通附近变化,由于磁场变化幅度非常小,变化的频率非常快,因此闭环型电流传感器具有非常快的响应时间。实际中,闭环霍尔传感器的带宽高达100kHZ左右,开环式的带宽在10kHZ以下。闭环霍尔传感器的带宽比开环霍尔传感器的高。

精度区别:传统开环式霍尔传感器副边输出与磁芯处的磁感应强导磁材质制作而成,非线性和磁滞效应是导致所有高导磁材料的固有特点,因此,开环式霍尔电流传感器一般线性度较差,且原边信号在上升和下降过程中副边输出不同,导致传统开环式霍尔传感器的精度比闭环式霍尔传感器精度低。随着技术的发展,开环式霍尔传感器的精度已经能够达到闭环式霍尔传感器的精度。

磁通门技术的电流传感器

利用磁通门技术的电流传感器,精度优于0.05%,甚至达到12ppm,但是这种类型传感器非常昂贵并且很脆弱。在使用中一旦未给传感器供电情况下,通有被测电流,会造成传感器损坏。

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关键词:电流传感器

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