目前应用于电流测量领域的电流传感器主要有电流互感器、分流器、罗氏线圈、磁通门传感器以及霍尔电流传感器等。在不同情况下选择不同的检测手段,闭环霍尔电流传感器性能要优于开环霍尔电流传感器,其在测量直流、低频等非正弦信号方面有比较明显的优势。
二、闭环霍尔电流传感器的外型结构
1、外型结构
如下图,闭环霍尔电流传感器外型尺寸是中间留有穿心孔,供原边电流(待测电流)的导体穿过,传感器本体留出4个端子,分别是+Vc、-Vc、Output、END,其中+Vc、-Vc是供电电源,Output为输出,END为接地端;
有的结构是本体留出3个端子,分别是+Vc、-Vc、M,其中+Vc、-Vc是供电电源,M为输出,与4端子产品区别是:用户需要在M端接取样电阻再接地,此时测试M端的电压等同于4端子产品的Output端;
2、内部结构
闭环霍尔电流传感器的一般由霍尔线圈(磁芯+副边绕组)、PCB板(霍尔原件+放大电路等)、灌封胶、外壳等组成;
PCB板
三、闭环霍尔电流传感器的原理
如下图所示,
1、当原边绕组 Np 中的待测电流 Ip=0时,即零点输出,此时理论上磁芯气隙处没有磁场,霍尔原件输出为0,放大器输出为0,互补对称放大电路的两个三极管为截止状态,此时副边电流Is=0;
2、当原边绕组 Np 存在待测电流 Ip,次边输出电流 Is 尚未形成时,待测电流 Ip 产生的磁场被磁芯聚集,处于磁芯磁路中的霍尔元件在磁场的作用下输出一定的电压。霍尔输出电压经运放电路等处理后输出电流 Is。由于次边绕组 Ns 的感性作用,输出电流 Is 不能突变,只能逐渐上升,反馈回路产生的磁场逐步抵消原边回路产生的磁场,霍尔输出电压降低,输出电流 Is 逐渐趋于平稳。理想状况下,当 Ip*Np=Is *Ns 时,霍尔感应到的磁感应强度为零,输出电流 Is 达到稳定值。上述过程在极短时间内建立完成,当待测电流 Ip 变化时,输出电流 Is 随之变化。此时副边电流Is等于Output值比上取样电阻R。