闭环霍尔电流传感器的工作原理

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闭环霍尔电流传感器的工作原理闭环霍尔电流传感器是用霍尔器件作为核心敏感元件、用于隔离检测电流的模块化产品，其工作原理是霍尔磁平衡式的(或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式)。众所周知，当电流流过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流的大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线性关系，因此，可以用测得的输出信号，直接反应导线中电流的大小，即 I∝B∝VH (2)
式中，I为通过导线中的电流；B为导线通电流后产生的磁感应强度；VH为霍尔器件在磁场中产生的霍尔电压。
9 g& P$ `4 M5 U" z选择适当的比例系数，上述关系可表示为等式。
$ ^& B2 c0 e% i+ ], B3 v; L对于霍尔输出电压VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类：一类为开环(或称直测式、直检式)霍尔电流传感器；另一类为闭环(或称零磁通式、磁平衡式)霍尔电流传感器。
针对霍尔传感器的电路形式，人们最容易想到的是将霍尔元件的输出电压用运算放大器直接放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边被测电流的大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。开环霍尔传感器的优点是电路形式简单、成本相对较低；其缺点是精度和线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大。为克服开环传感器的缺点，20世纪80年代末期，国外出现了闭环霍尔电流传感器。1989年，北京701厂引进国外技术率先在国内开展闭环霍尔电流传感器的研制和生产。经过十几年的努力，这种传感器逐渐为国内广大用户了解和应用。
闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的．如图2所示．即原边电流(IN)所产生的磁场通过一个副边线圈的电流(IM)所产生的磁场进行补偿．使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时。式(3)成立。
N×IN =n×IM (3)
  v1 y3 J# G6 C! U; P式中．IN为原边电流；N为原边线圈的匝；：IM为副边补偿电流；n为副边线圈的匝数。
" H. c6 N7 O- i0 C由式(3)看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流IM的大小，即可推算匠边电流IN的值，从而实现原边电流的隔离测量。
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