霍尔传感器电流检测电路图
霍尔传感器原理
霍尔传感器原理功能与简介：当⼀块通有电流的⾦属或半导体薄⽚垂直地放在磁场中时，薄⽚的两端就会产⽣电位差，这种现象就称为霍尔效应。
两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄⽚中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈⼒Lorrentz）的磁感应强度，d是薄⽚的厚度。
由此可见，霍尔效应的灵敏度⾼低与外加磁场的磁感应强度成正⽐的关系。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作⽤关系如右图所⽰。
磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使⽤。
霍尔传感器检测转速⽰意图如下。
在⾮磁材料的圆盘边上粘贴⼀块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。
圆盘每转动⼀圈，霍尔传感器便输出⼀个脉冲。
通过单⽚机测量产⽣脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。
备注：当没有信号产⽣时，可以改变⼀下磁钢的⽅向，霍尔对磁钢⽅向有要求。
没有磁钢时输出⾼电平，有磁钢时输出低电平。
接线图：测速原理图：产品图⽚和管脚图：黄长贵(德⼒西变频器)摘要：本⽂介绍了霍尔电流传感器在通⽤变频器中的作⽤，分析了设置传感器的类型、⽅式、⽬的和需求，并介绍了传感器的⼯作原理及作⽤。
关键词：霍尔电流传感器、变频器。
引⾔现今，新型功率半导体器件进⼊电⼒电⼦领域后，交流变频调速、逆变装置、开关电源等⽇渐普及，原有的电流、电压检出元件，已不适应中⾼频的电流波形的检测。
为了⾃动检测和显⽰电流，并在过流、过压等危害情况发⽣时具有⾃动保护和更⾼级的智能控制，就必须使⽤具有⾼速度，⾼精度的检测、采样和保护的霍尔电流传感器。
霍尔电流传感器模块，是近⼗⼏年发展起来的测量控制电流、电压的新⼀代⼯业⽤电量传感器。
1、变频器的基本⼯作原理及结构本⽂所述的变频器是指适⽤于⼯业通⽤电机和变频电机的普通通⽤变频器。
此类变频器由于⼯业领域的⼴泛使⽤已成为变频器的主流。
⼀般异步电机转速与同步转速存在⼀个滑差关系，调速的⽅法可改变电机定⼦频率f、电机定⼦的绕组极对数P、转差率S其中任意⼀种达到，对异步电机最好的⽅法是改变频率f，实现调速控制。
霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法
霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法1( 霍尔器件霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。
如果在输入端通入控制电流I，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V。
CH如图1,1所示。
IBsin霍尔电势V的大小与控制电流I和磁通密度B的乘积成正比，即:V,KHCHHCΘ霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。
因此，使电流的非接触测量成为可能。
通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。
因此，电流传感器经过了电,磁,电的绝缘隔离转换。
2( 霍尔直流检测原理如图1,2所示。
由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U可以间接反映出被测电流I的大小，即:I?B?U 01110我们把U定标为当被测电流I为额定值时，U等于50mV或100mV。
这就制成010霍尔直接检测(无放大)电流传感器。
3( 霍尔磁补偿原理原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。
所以称为霍尔磁补偿电流传感器。
这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。
霍尔磁补偿原理如图1,3所示。
从图1,3知道:Φ,Φ 12IN,IN 1122I,N/N?I 2I21当补偿电流I流过测量电阻R时，在R两端转换成电压。
做为传感器测量电2MM压U即:U,IR 02M0按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A,500A系列规格的电流传感器。
由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加;其次，工作电流消耗也相应增加;但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。
4( 磁补偿式电压传感器为了测量mA级的小电流，根据Φ,IN，增加N的匝数，同样可以获得高磁1111通Φ。
霍尔传感器测电流，电压，功率
功率放大器简介利用三极的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
功率放大器原理////////////////////////////////////////////////////电参量的测量方法1电压、电流信号的测量电流的测量可采用磁平衡式霍尔电流传感器（亦称为零磁通式霍尔传感器）。
如图3所示。
当被测电流I IN流过原边回路时，在导线周围产生磁场H IN这个磁场被聚磁环聚集，并感应给霍尔器件，使其有一个信号U H输出；这一信号经放大器A 放大，输人到功率放大器中Q1，Q2中，这时相应的功率管导通，从而获得一个补偿电流I O；由于此电流通过多匝绕组所产生的磁场H O与原边回路电流所产生的磁场H IN相反；因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出电压U H逐渐减小，最后当I O与匝数相乘N2I O所产生的磁场与原边N1I IN所产生的磁场相等时，I O不再增加，这时霍尔器件就达到零磁通检测作用。
这一平衡所建立的时间在1μs之内，这是一个动态平衡过程，即原边回路电流I IN的任何变化均会破坏这一平衡的磁场，一旦磁场失去平衡，就有信号输出，经过放大后，立即有相应的电流流过副边线圈进行补偿。
因此从宏观上看副边补偿电流的安匝数在任何时间都与原边电流的安匝数保持相等，即N1I IN=N2I O，所以I IN=N2I O／N1 (I IN为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数；I O为补偿绕组中的电流；N2为补偿绕组的匝数)。
霍尔元件的测量电路4
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3.最大磁感应强度BM
❖ 由霍尔效应可知，磁感应强度的增加将 使霍尔电势的输出增加。但磁感应强度 若超过一定的界限，霍尔电势的非线性 明显增加，故规定了BM来抑制非线性。
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5、不等位电势UM和不等位电阻RM
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电荷的聚积必将产生静电场，即为霍尔电 场，该静电场对电子的作用力为FE与洛仑兹力 方向相反，将阻止电子继续偏转，其大小为
式中EH为霍尔电场，e 为电子电量，UH为霍尔 电势。当FL = FE时，电 子的积累达到动平衡， 即
所以
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I B
A FE
D
FL
B
C
dL
l
UH
度愈低；
n 愈小，KH 愈大，但n太小，
需施加极高的电压才能产生很小 的电流。因此霍尔元件一般采用N 型半导体材料
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2）霍尔电压UH与元件的尺寸有关。
d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈
高，所以霍尔元件的厚度都比较薄，
但d太小，会使元件的输入、输出电
阻增加。
霍尔电压UH与控制电流及磁场强
A、B- 霍尔电极 C、D-控制电极
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设流过霍尔元件的 电流为 I 时，
式中ld为与电流方 向垂直的截面积，n 为 单位体积内自由电子数 (载流子浓度)。则
I B
A FE
D
FL
B
C
dL
l
UH
A、B- 霍尔电极 C、D-控制电极
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霍尔系数及灵敏度 令
浅谈霍尔电流传感器ACS785ACS712系列电流检测方式
浅谈霍尔电流传感器ACS785/ACS712系列电流检测方式浅谈电流检测方式一、检测电阻+运放优势：成本低、精度较高、体积小劣势：温漂较大，精密电阻的选择较难，无隔离效果。
分析：这两种拓扑结构，都存在一定的风险性，低端检测电路易对地线造成干扰；高端检测，电阻与运放的选择要求高。
检测电阻，成本低廉的一般精度较低，温漂大，而如果要选用精度高的，温漂小的，则需要用到合金电阻，成本将大大提高。
运放成本低的，钳位电压低，而特殊工艺的，则成本上升很多。
二、电流互感器CT/电压互感器PT在变压器理论中，一、二次电压比等于匝数比，电流比为匝数比的倒数。
而CT 和PT 就是特殊的变压器。
基本构造上，CT 的一次侧匝数少，二次侧匝数多，如果二次开路，则二次侧电压很高，会击穿绕阻和回路的绝缘，伤及设备和人身。
PT 相反，一次侧匝数多，二次侧匝数少，如果二次短路，则二次侧电流很大，使回路发热，烧毁绕阻及负载回路电气。
CT,电流互感器，英文拼写Current Transformer，是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A 或1A 的变换设备。
它的工作原理和变压器相似。
也称作TA 或LH（旧符号）.工作特点和要求：1、一次绕组与高压回路串联，只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。
2、二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。
3、CT 二次回路必须有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，但仅一点接地。
4、变换的准确性。
PT，电压互感器，英文拼写Phase voltage Transformers，是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V 的变换设备。
电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。
也称作TV 或YH（旧符号）。
工作特点和要求：1、一次绕组与高压电路并联。
2、二次绕组不允许短路（短路电流烧毁PT）,装有熔断器。
第八章霍尔传感器-PPT课件
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温度误差及其补偿
温度误差产生原因： 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数， 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。
恒流源及输入并联电阻温度补偿电路
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由补偿电路图知，在温度t0和t时
当温度影响完全补偿时，UH0=UHt，则 将式(9-8)~式(9-11)代入式(9-12)，可得
(9-8) (9-9) (9-10) (9-11)
(9-12)
(9-13,14)
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2．选取合适的负载电阻RL 霍尔元件的输出电阻R。和霍尔电势都是温度的函数
移动距离与输出关系
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2．霍尔开关集成器件 常用的霍尔开关集成器件有UGN3000系列，
其外形与UGN3501T相同。
+
霍尔开关集成器件 (a) 内部结构框图；（b）工作特性；（c）工作电路；（d）锁定型器件工作特性
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第三节 霍尔传感器应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即 E=kIBcosθ ，人们利用这个关系可以使其中两个变量 不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量、 其余两个量都作为变量。三个变量的多种组合使得霍 尔传感器具有非常广阔的应用领域。霍尔传感器由于 结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等 特点，因而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、 电功率等参数的检测都可以选用霍尔器件。它特别适 合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场 参数的测量。此外，也可用于位移、加速度、转速等 参数的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主 要有下列三个方面的用途：
霍尔电流传感器电源消耗电流计算方案
霍尔电流传感器电源消耗电流计算方案霍尔电流传感器由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和无插入损耗等诸多优点，因而被广泛应用于变频器、逆变器、电源、电焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测的大电流、电压等各个领域中。
霍尔传感器需用到直流电源供电才可正常工作，在做产品设计时需要考虑其功率消耗，本文基于传统的霍尔电流传感器，精确计算其电流消耗，并利用LTspice软件进行仿真，所推导的理论计算公式可为产品设计提供参考。
霍尔电流传感器工作原理从工作原理上，霍尔电流传感器可以分为霍尔开环电流传感器和霍尔闭环电流传感器。
●霍尔开环电流传感器图1 霍尔开环电压传感器的工作原理霍尔传感器的磁芯使用软磁材料，原边电流产生磁场通过磁芯聚磁，在磁芯切开一个均匀的切口，磁芯气隙处磁感应强度与原边电流成正比，霍尔元件两端感应到的霍尔电压的大小与原边电流及流过霍尔元件电流的乘积成正比，霍尔电压经过放大后作为传感器的输出。
其输出关系式满足：VOUT=K*IP*IHall其中K为固定的常数，其大小通常与磁芯的尺寸，材料性质，气隙开口的宽度，以及处理电路的放大倍数有关。
●霍尔闭环电流传感器的工作原理：闭环电流传感器在开环的基础上增加了反馈线圈，霍尔元件两端感应到的霍尔电流经过放大后控制后端的三极管电路产生补偿电流，补偿电路流过缠绕在磁芯上的线圈，产生的磁场与原边电流产生的磁场方向相反，当磁芯气隙处的磁场强度补偿为0时，传感器的输出满足IS=IP/KN,其中KN为补偿线圈的匝数。
图2 霍尔闭环电压传感器的工作原理传感器的功耗计算●开环电流传感器的功耗计算对于开环电流传感器，因为其输出信号为电压，所以其功耗相对较为稳定。
通常霍尔电流传感器的电流设计为采用正负电源供电，其额定输出电压一般为几伏，一般不超过10伏。
输出端对负载的要求一般为大于10KΩ，所以流过负载的电流一般小于1个mA。
霍尔传感器三线制接线图
霍尔传感器三线制接线图霍尔传感器简介霍尔传感器一般有3根线的和2根线的。
3线的Vcc、OUT、GND 。
2线的Vcc、OUT霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
霍尔传感器原理由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B 为磁场强度；d为半导体材料的厚度。
对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流 I 固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。
一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流 I 的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。
如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。
一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。
为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。
在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。
霍尔传感器分类霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
（一）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。
（二）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。