霍爾電流傳感器技術發展已經是越來成熟,由于霍爾電流傳感器高精度、高靈敏度、易安裝、抗干擾能力強等諸多優點,被廣泛的應用于各個行業當中。下面就來介紹一下霍爾電流傳感器的工作原理。
流傳感器可以測量各種類型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據的工作原理主要是霍爾效應原理。它有兩種工作方式,即磁平衡式和直式?;魻栯娏鱾鞲衅饕话阌稍呺娐?、聚磁環、霍爾器件、(次級線圈)和放大電路等組成。
直放式電流傳感器(開環式):眾所周知,當電流通過一根長導線時,在導線周圍將產生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經信號放大器放大后直接輸出,一般的額定輸出標定為4v。
磁平衡式電流傳感器(閉環式):磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈,電流所產生的磁場進行補償, 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態。當原邊導線經過電流傳感器時,原邊電流ip會產生磁力線,原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍,內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產生和原邊磁力線成正比的,大小僅為幾毫伏的感應電壓,通過后續電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊電流is,并存在以下關系式: is* ns= ip*np。(其中,is—副邊電流;ip—原邊電流;np—原邊線圈匝數;ns—副邊線圈匝數;np/ns—匝數比,一般取np=1。)
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當主回路有一電流通過時,在導線上產生的磁場被聚磁環聚集并感應到霍爾器件上, 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通,從而獲得一個補償電流is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ,該磁場與被測電流產生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場, 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與ip與匝數相乘 所產生的磁場相等時,is不再增加,這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ,此時可以通過is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后,立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到1μs,這是一個動態平衡的過程。