霍尔闭环电流传感器的选型及性能-刘亚君

怎么选择合适自己的霍尔电流传感器目前，霍尼韦尔电流传感器主要采用了霍尔效应和磁阻效应两种工作原理，是分别利用两种原理对电流产生的磁场大小进行检测，并通过电磁互感的关系得到电流的大小。

在工作模式上，霍尼韦尔电流传感器主要有两种方式，其分别是：直接检测式和磁平衡式。

由于霍尼韦尔霍尔电流传感器有诸多优点，目前广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS 电源、逆变焊机、电解电镀、电动汽车、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个领域中。

泰德兰电子科技代理霍尼韦尔的霍尔电流传感器主要优点如下：1、测量范围广：它可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲、三角波形等，甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映。

2、响应速度快：快者响应时间只为1us。

3、测量精度高：其测量精度优于1%，该精度适合于对任何波形的测量。

4、线性度好：优于0.2%。

5、动态性能好：响应时间快，可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms。

6、工作频带宽：在0~1MHz 频率范围内的信号均可以测量。

7、可靠性高，平均无故障工作时间长：平均无故障时间>5 10 小时。

8、过载能力强、测量范围大：0~几十安培~上千安培。

9、体积小、重量轻、易于安装。

那么，作为硬件工程师，我们该如何选择一款合适的霍尔电流传感器呢？下面我们根据霍尔电流传感器的参数来介绍一下如何选择。

1，先选择工作温度范围霍尔电流传感器一般有3种工作稳定范围，分别是-40°C ~ 85°C，-40°C ~ 125°C 和-40°C ~ 150°C。

工程师根据应用是消费类或者工业类和汽车类的温度范围来选择合适的型号。

例如Allegro的霍尔电流传感器ACS712ELCTR-30A-T，712后面的E就是表示-40°C ~ 85°C温度范围，ACS733KLATR-40AB-T中733后面的K表示-40°C ~ 125°C温度范围，ACS724LLCTR-30AB-T中724后的L表示-40°C ~ 150°C的温度范围。

霍尔电流传感器是一种广泛应用于电气领域的传感器，它通过霍尔效应测量电流大小并将其转换为可供电子设备读取和处理的信号。

在工业控制、电力系统监测、电动汽车和家用电器等领域，霍尔电流传感器都扮演着重要的角色。

本文将从霍尔电流传感器的工作原理、分类、应用范围以及相关标准等方面进行详细介绍。

一、工作原理霍尔电流传感器利用霍尔效应来实现对电流的测量。

当电流通过导体时，会在周围产生磁场，而霍尔元件则可以感知这一磁场的变化。

当电流通过传感器内的导体时，磁场的变化将引起霍尔元件内部的电压变化，通过检测这一电压变化即可确定电流的大小。

这种基于霍尔效应的电流测量方法具有响应速度快、精度高和不受被测电流大小影响等优点，因此在实际应用中得到了广泛的应用。

二、分类根据测量原理和工作方式的不同，霍尔电流传感器可以分为开环式和闭环式两大类。

开环式霍尔电流传感器的输出信号与被测电流成正比，适用于对电流大小有较高要求的场合；而闭环式霍尔电流传感器则通过反馈控制来消除温度漂移和线性度等问题，通常精度更高，但成本也更高。

另外，根据测量范围的不同，霍尔电流传感器还可分为小电流型和大电流型两种。

小电流型主要用于电子设备和小功率电路的电流测量，而大电流型则适用于电动机、变频器和电力系统等大功率设备的电流测量。

三、应用范围1. 工业控制领域：霍尔电流传感器广泛应用于工业自动化控制系统中，用于监测电机、变频器、电焊机等设备的电流情况，实现对电力系统的精准控制和保护。

2. 电力系统监测：在电力系统中，霍尔电流传感器可用于实时监测电网中的电流变化，帮助电力公司及时发现并处理潜在的故障，确保电网的稳定运行。

3. 电动汽车：随着电动汽车的普及，霍尔电流传感器被广泛应用于电动汽车的电池管理系统、驱动控制系统等部位，实现对电流的准确测量和控制。

4. 家用电器：在家用电器中，如空调、洗衣机等产品中，霍尔电流传感器用于测量电机的工作电流，帮助实现智能控制和节能运行。

霍尔电流传感器一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法1．霍尔器件霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。

如果在输入端通入控制电流I C，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V H。

如图1－1所示。

霍尔电势V H的大小与控制电流I C和磁通密度B的乘积成正比，即：V H＝K H I C BsinΘ霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成的，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。

因此，使电流的非接触测量成为可能。

通过测量霍尔电势的大小，间接测量载流导体电流的大小。

因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。

2．霍尔直流检测原理如图1－2所示。

由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U0可以间接反映出被测电流I1的大小，即：I1∝B1∝U0我们把U0定标为当被测电流I1为额定值时的霍尔输出电压，U0等于50mV或100mV。

这就制成霍尔直接检测（无放大）电流传感器。

3．霍尔磁补偿原理原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态（相互抵消），霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。

所以称为霍尔磁补偿电流传感器。

这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。

霍尔磁补偿原理如图1－3所示。

从图1－3知道：Φ1＝Φ2I1N1＝I2N2I2＝N I/N2·I1当补偿电流I2流过测量电阻R m时，在R m两端转换成电压。

做为传感器测量电压U0即：U0＝I2R m按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A～500A系列规格的电流传感器。

由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加；其次，工作电流消耗也相应增加；但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。

4．磁补偿式电压传感器为了测量mA级的小电流，根据Φ1＝I1N1，增加N1的匝数，同样可以获得高磁通Φ1。

霍尔电流传感器选型方法及工作原理霍尔电流传感器概述霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic，并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁场强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向（即霍尔输出端之间），将产生一个电势VH，称其为霍尔电势，其大小正比于控制电流I。

与磁场强度B的乘积。

即有式中：K为霍尔系数，由霍尔元件的材料决定;I。

为控制电流;B为磁场强度;VH为霍尔电势。

市面上常见的霍尔电流传感器是深圳泰德兰电子科技代理的霍尼韦尔（Honeywell）的霍尔电流传感器。

霍尔电流传感器工作原理霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。

如果在输入端通入控制电流IC，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势VH。

霍尔电势VH的大小与控制电流IC和磁通密度B的乘积成正比，即：VH=KHICBsinΘ。

霍尔电流传感器是按照霍尔效应原理制成，对安培定律加以应用，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。

因此，使电流的非接触测量成为可能。

通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。

因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。

1、直放式（开环）电流传感器（CS系列）当原边电流IP流过一根长导线时，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，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。

一般的额定输出标定为4V。

2、磁平衡式（闭环）电流传感器（CSM系列）磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流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，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

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环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。