霍尔电流传感器测量电参数的原理

2023-07-18 10:26:13 来源：互联网分类：电气知识

　　霍尔检测技术可以战胜变压器的这些缺点，测量从DC到数百千赫的各种形状的交流信号，实现一次侧和二次侧的无失真传输，同时实现主电路回路和电机控制电路的隔离，霍尔电流传感器的输出可以直接与单片机连接。

　　因此，霍尔电流传感器已广泛应用于微机测控系统和智能仪表中，是替代变压器的新一代产品。本文利用霍尔电流传感器测量电气参数，特别是高压大电流参数。

　　电流测量采用磁平衡霍尔电流传感器，可测量从DC到100千赫的交流电流。在自动测控系统中，经常需要测量和显示相关的电气参数。目前，大多数测量系统仍然使用变压器型电压和电流互感器。由于变压器的非理想性，比率和相位测量存在较大偏差，往往需要通过硬件或软件进行补偿，从而增加了系统的复杂性。

霍尔电流传感器

　　向长度为L、宽度为S、厚度为D的N型半导体芯片施加垂直于半导体芯片平面方向的磁感应强度为B的磁场。如果在长度方向上施加电流Ic，移动电荷将受到洛伦兹力的作用，正负电荷将分别在垂直于磁场和电流的方向上向导体两端移动，导体两端将形成稳定的电动势UH，即为霍尔电动势(或霍尔电压)，即霍尔电压的大小UH=RIB/d=KHICB，其中r为霍尔常数;是KH霍尔元件的产品灵敏度。

　　根据霍尔电压公式，对于一个成型的霍尔电流传感器，产品灵敏度KH是一个恒定值，那么UH∝ICB，只要通过测量电路测量出UH的大小，B和IC两个参数中的一个已知，另一个就可以找到，所以任何可以转化为B或J的未知量都可以通过霍尔元件测量，任何可以转化为B和I的乘积的未知量也可以测量。霍尔电流传感器电参数的测量就是基于这个原理。

　　如果控制电流IC恒定，磁感应强度B与被测电流成正比，可以做成霍尔电流传感器测量电流;如果磁感应强度B恒定，ic与被测电压成正比，可以做成电压传感器来测量电压，交流的功率因数、电功率和频率可以通过霍尔电压和电流传感器来测量。

　　根据UH=KICB，如果IC为DC，产生磁场B的电流IO为交流，UH为交流;如果IO也是DC，输出也是DC。当集成电路为交流，输入输出为DC时，输出交流与集成电路频率相同，幅值与测量的DC输入输出成正比。因此，霍尔电流传感器可以用来测量直流电流和交流电流。

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