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  4. 霍爾電流傳感器

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    詳解霍爾電流傳感器的應用

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    詳解霍爾電流傳感器的應用

    發布日期:2020-03-30 作者:啟東雙贏電子科技有限公司 點擊:

         近年來,隨著交流變頻調速、逆變裝置、開關電源等技術日漸普及,原有的電流、電壓檢出元件,已不適應中高頻、高di/dt電流波形的傳遞和檢測。霍爾電流傳感器是近十幾年發展起來的測量控制電流、電壓的新一代工業用電量傳感器,是彌補這一空缺的高性能電檢測元件。

    一、霍爾電流傳感器的應用——基本工作原理

         霍爾電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。

         霍爾電流傳感器原理示意圖中結構的磁路,將載流體周圍的磁通集中穿過霍爾元件,同時霍爾元件電流端子通以規定的直流I。則霍爾元件電壓端上就會產生霍爾電勢,將此電勢放大后輸入磁芯補償線圈,當補償線圈產生的磁通完全補償被測電流產生的磁通時,補償線圈的電流按比例反應了被測電流的數值。被測電流為I,原邊的安匝數為I*1安匝,設補償線圈為N匝。補償電流為I0,則在安匝數平衡時I*1=I0N  I0可通過取樣電阻R轉換成電壓輸出,則R兩端電壓U0為U0=I0*R=IR/N  顯然U0與被測電流I成正比,只要測得U0即可換算得I,此即霍爾電流傳感器的工作原理。

    二、霍爾電流傳感器的應用——與其他檢測元件比較

         以往檢測電流的常用元件有分流器和電流互感器。使用分流器存在的最大問題是輸入與輸出之間沒有電隔離。此外,用分流器檢測高頻或大電流時,不可避免地帶有感性,因此分流器的接入既影響被測電流波形,也不能真實傳遞非正弦波形。電流互感器在規定的工作頻率下有較高的精確度,但是它能適應的頻率范圍很窄,尤其不能傳遞直流。此外,電流互感器工作時存在激勵電流,所以它是電感性元件,存在和分流器相同的缺點。

    三、霍爾電流傳感器的應用——霍爾傳感器主要技術參數

    01、霍爾電流傳感器的供電電壓VA

         傳感器供電電壓VA是指電流傳感器的供電電壓,它必須在傳感器所規定的范圍內。超過此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負極供電電壓VA-。要注意單相供電的傳感器,其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍,所以其測量范圍要供高于雙電的傳感器。

    02、測量范圍Ipmax

        是指指電流傳感器可測量的最大電流值,測量范圍一般高于標準額定值IPN。

    03、標準額定值IPN和額定輸出電流ISN

        IPN指電流傳感器所能測試的標準額定值,用有效值表示(Arms),IPN的大小與傳感器產品的型號有關。ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為10~400mA,當然根據某些型號具體可能會有所不同。如果輸出電流經過測量電阻R,則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號。

    04、偏移電流ISO

        偏移電流也叫殘余電流或剩余電流,它主要是由霍爾元件或電子電路中運算放大器工作狀態不穩造成的。電流傳感器在生產時,在25℃,IP=0時的情況下,偏移電流已調至最小,但傳感器在離開生產線時,都會產生一定大小的偏移電流。

    05、線性度

        線性度決定了傳感器輸出信號(副邊電流I0)與輸入信號(原邊電流I)在測量范圍內成正比的程度。

    06、溫度漂移

        偏移電流ISO是在25℃時計算出來的,當霍爾電極周邊環境溫度變化時,ISO會產生變化。因此,考慮偏移電流ISO的最大變化是很重要的,其中,IOT是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值。

    07、過載

         電流傳感器的過載能力是指發生電流過載時,在測量范圍之外,原邊電流仍會增加,而且過載電流的持續時間可能很短,而過載值有可能超過傳感器的允許值,過載電流值傳感器一般測量不出來,但不會對傳感器造成損壞。

    08、精度

        霍爾效應傳感器的精度取決于標準額定電流IPN。在+25℃時,傳感器測量精度與原邊電流有一定影響,同時評定傳感器精度時還必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。


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