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闭环霍尔电流传感器的工作原理是什么呢?

2024-02-22 10:431060工业品商城

     闭环霍尔电流传感器采用霍尔器件作为核心敏感元件,用于隔离检测电流。这款产品的工作原理是霍尔磁平衡式(或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式)。我们都知道,电流会产生磁场,磁场大小与电流成正比。利用软磁材料可以增强磁场,再利用霍尔器件进行检测。由于磁场变化与霍尔器件输出电压之间存在良好的线形关系,因此我们可以直接利用霍尔器件的输出信号反映出导线中的电流大小。

(2)式中:I代表通过导线的电流; B表示导线通电后产生的磁感应强度; VH表示霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压。选择适当的比例系数,可以表示为等式。对于霍尔输出电压信号VH的处理,有多种电路设计方法,但基本上可以归纳为两类,即开环霍尔电流传感器和闭环霍尔电流传感器。

以霍尔传感器的电路形式为例,最常见的是使用运算放大器对霍尔元件的输出电压进行直接信号放大,得到所需的信号电压,并根据此电压来衡量原边被测电流的大小。这种形式的霍尔传感器通常被称为开环霍尔电流传感器。它具有电路形式简单、成本相对较低的优点,但精度、线性度稍逊,响应时间较长,温度漂移较大。为了解决这些问题,闭环霍尔电流传感器应运而生。1989年,北京七O一厂引进国外技术,在国内率先研发闭环霍尔电流传感器。经过十几年的努力,这种传感器在国内逐渐得到广泛应用。

闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的,即将原边电流产生的磁场通过一个副边线圈电流产生的磁场进行补偿,使得霍尔器件始终处于零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时,即有以下等式:

3)式中:IN为原边电流; N为原边线圈的匝数; IM为副边补偿电流; n为副边线圈的匝数。

由上述公式可知,只要知道传感器原边和副边线圈的匝数,通过测量副边补偿电流IM的大小,便能推算出原边电流IN的值,从而实现了原边电流的隔离测量。


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