霍尔电流传感器(开环,闭环)
霍尔电流传感器型号说明
霍尔电流传感器型号说明１、前三个字母表示霍尔效应电流传感器分类：DCH表示开环，直放式霍尔效应电流传感器，输出多为电压（V）。
DBC表示闭环，磁平衡霍尔效应电流传感器，输出多为电流（mA）;也有少部分转换成电压（V）输出。
DVC表示闭环，霍尔效应电压传感器，输出形式同上。
DDC表示直流小电流传感器，磁调制原理，输出形式同上。
DZ表示转换器。
２、中间数字表示上述传感器的额定值电流传感器为安培（A），电压传感器为安匝（IT）或最高工作电压（V）。
一、后辍字母表示内孔及安装固定方式矩形窗口（内孔），螺钉固定，插座输出，不加字母。
圆形内孔用O表示，线路板安装用P表示。
单电源用D表示。
可拆卸结构用K表示。
二、特殊说明，用通用技术语言表示。
我公司大规格（２KA以上）霍尔电流传感器与国内外同类产品比较主要特点如下：１、磁路采用去剩磁技术措施，磁失调<0.05%。
一般产品磁失调达百分级，已接触到国外公司产品也不例外。
部分产品由于过载产生剩磁，可使产品报废。
２、本产品对外磁场干扰，采用外磁场抵消法;双路磁路使干扰磁场相对抵消。
而信号磁场设计在强磁场状态，外磁场比信号磁场弱，影响可忽略。
３、电路采用双恒温措施，减少温漂，提高稳定度。
大型电流传感器采用多霍尔对称部局、强信号磁场，大大减轻了霍尔元件的不等位影响。
上述技术措施，本公司大型电流传感具有如下特点：（１）高准确度、高稳定性、高可靠性，可适用任何工作现场。
在任何场所均能做到零点归零。
实现稳定、可靠、准确的测量、控制。
我公司生产大电流直放式电流传感器，多年研究，性能优异。
（２）体积小、重量轻、结构紧凑、安装方便、不需要现场调试与目前的磁平衡电流传感器比较与相关产品性能比较：。
开环式霍尔电流传感器工作原理
开环式霍尔电流传感器工作原理开环式霍尔电流传感器，也称为无源霍尔电流传感器，是用来监测电流变化的类型之一。
它能够将监测到的信号转换成可直接使用的电流或电压，使电系统有效而便捷地执行。
本文将介绍开环式霍尔传感器的工作原理：一、结构特征1. 一般情况下，开环式霍尔电流传感器由两个部分组成：传感器本体和变压器。
传感器本体是一个配置有磁铁的电磁元件，它的作用是将测量的电流转变为相对应的模拟信号；变压器的作用则是将模拟信号转换为可读的电信号，并调节输出比例。
2. 开环式霍尔电流传感器通常具有低压开关和全桥结构两种输出模式，根据分别应用于不同的系统类型选择。
二、原理1. 当电流流经开环式霍尔传感器时，磁感应元件会产生一个电磁域，其强度取决于电流大小。
由传感器内部的感应电压芯片捕获这个电磁域并转化为相应的电信号输出。
2. 霍尔电流传感器的变压器设备将模拟信号转换为可读的电信号，同时也将强度调节为合适的输出比例，可以直接读取并使用；此外，变压器也降低了环境噪声对信号精度的影响，减少了输出信号的抖动。
三、优势1. 开环式霍尔电流传感器最大的优势在于其可靠的测量精度。
它的高灵敏度与高精度可以有效捕获例如瞬时电流或小范围的场强变化，使信号变得更加准确可靠。
2. 开环式霍尔电流传感器还有优良的耐磁性，能够吸收外部干扰，使系统可取得高标准和稳定的测量结果。
3. 简便的安装：开环式霍尔电流传感器与标准位置（全桥和低压开关）安装后，即可获得较高的稳定性和高标准的测量数据，无需复杂的安装操作。
四、应用开环式霍尔电流传感器的应用非常广泛，主要用于工业检测和自动化控制中。
由于成本低，准确性高，非常适合诸如电机控制，照明控制，环境测量和电网监测等应用中使用。
总之，开环式霍尔电流传感器具有低成本，高精度，良好的耐磁性，简单安装，可靠性好等优点，被广泛应用于电机控制，照明控制，环境测量和电网监测领域。
此外，也帮助系统生效，有效储存和传输电网信号，使系统更加安全和有效地运行。
霍尔电流传感器会发生磁饱和现象吗？
一二三四霍尔电流传感器会发生磁饱和现象吗？霍尔电流传感器原理 霍尔电流传感器基本原理是霍尔效应，霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转，详细请参见基础知识“霍尔效应”。
磁饱和现象 铁磁性物质或亚铁磁性物质处于磁极化强度或磁化强度不随磁场强度的增加而显著增大的状态。
由于导磁材料物理结构的限制, 通过的磁通量是不可以无限增大. 不管你再增加电流或匝数, 通过一定体积导磁材料的磁通量大到一定数量将不再增加, 就达到磁饱和了。
假定有一个电磁铁，通上一个单位电流的时候，产生的磁场强度是1，电流增加到2的时候，磁场强度会增加到2.3，电流是5的时候，磁场强度是7，但是电流到6的时候，磁场强度还是7，如果进一步增加电流，磁场强度都是7不再增加了，这时就说，电磁铁产生了磁饱和。
磁饱和危害 霍尔电流传感器内部包括高导磁材料，高导磁材料磁饱和后，传感器的二次电流（或电压）不再按照一次电流的变化而变化，导致二次电路的测量错误或保护失效，长时间磁饱和还可能导致导磁材料过度发热而损坏霍尔电流传感器一次回路与二次回路之间的绝缘，危及设备及人身安全。
霍尔电流传感器磁饱和原理 霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种。
1、开环式霍尔电流传感器也称直放式霍尔电流传感器，其工作原理如下图： 当原边电流I P流过一根长导线时，在环形磁芯中产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压V S 按比例的反映原边电流I P。
由于环形磁芯中的磁感应强度与原边电流成正比，只要原边电流足够大，环形磁芯必然饱和。
2、闭环式霍尔电流传感器也称零磁通互感器或磁平衡电流传感器，其工作原理如下图： 原边电流Ip在磁芯中所产生的磁场通过副边补偿线圈电流所产生的磁场进行补偿，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态，其补偿电流Is按比例的反映原边电流Ip。
闭环霍尔电流传感器 结构
闭环霍尔电流传感器结构摘要：1.闭环霍尔电流传感器的概念与原理2.闭环霍尔电流传感器的结构3.闭环霍尔电流传感器的工作过程4.闭环霍尔电流传感器的应用领域5.闭环霍尔电流传感器与开环霍尔电流传感器的区别正文：闭环霍尔电流传感器是一种基于霍尔效应原理的电流检测设备，它能够对电路中的电流进行精确测量。
相较于开环霍尔电流传感器，闭环霍尔电流传感器具有更高的精度和线性度。
下面我们将详细介绍闭环霍尔电流传感器的结构、工作过程以及应用领域。
1.闭环霍尔电流传感器的概念与原理闭环霍尔电流传感器利用霍尔效应原理，通过原边电流产生的磁场与副边电流产生的磁场相抵消，使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。
这样，原边电流与副边电流之比等于匝数比的倒数，从而实现对原边电流的精确测量。
2.闭环霍尔电流传感器的结构闭环霍尔电流传感器主要由原边绕组、副边绕组、磁芯和霍尔元件组成。
原边绕组通入被测电流，产生磁场；副边绕组由电子电路产生补偿电流，产生相反的磁场；磁芯用于集中磁场；霍尔元件则用于检测磁通。
3.闭环霍尔电流传感器的工作过程当原边电流通过磁芯时，会产生一个磁场。
这个磁场会穿过副边绕组，并在其中产生一个感应电动势。
通过调整副边绕组的电阻，使得副边产生的补偿电流与原边电流产生的磁场相抵消，从而使磁芯中的磁通为零。
这时，霍尔元件检测到的磁通为零，从而实现对原边电流的精确测量。
4.闭环霍尔电流传感器的应用领域闭环霍尔电流传感器广泛应用于工业自动化、电动汽车、电力设备、交通运输等领域，用于测量电路中的电流，为系统的控制和保护提供精确的数据支持。
5.闭环霍尔电流传感器与开环霍尔电流传感器的区别闭环霍尔电流传感器与开环霍尔电流传感器的主要区别在于结构和原理。
开环霍尔电流传感器的输出正比于霍尔片垂直的磁感应强度，而磁感应强度除了与被测电流相关之外，还与铁芯的磁导率相关，因此其精度较低。
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细资料介绍
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细
资料介绍
霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件，霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种，高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式，闭环式霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理。
今天小编就来为大家介绍一下霍尔电流传感器工作原理、测量方法及应用。
霍尔电流传感器工作原理
1、直放式(开环)电流传感器(CS系列)
图1.开环霍尔电流传感器原理
当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。
一般的额定输出标定为4V。
2、磁平衡式(闭环)电流传感器(CSM系列)。
开环式及闭环式霍尔电流传感器工作原理及磁饱和问题
开环式及闭环式霍尔电流传感器工作原理及磁饱和问题一回顾电磁式电流互感器磁饱和问题01磁饱和现象所谓磁饱和是指电磁式电流互感器铁芯中磁通密度大于饱和磁通密度之后，磁通密度不再因一次电流的增大而增大。
02磁饱和原因磁通密度为交变量，未发生磁饱和时，互感器铁芯磁通密度的最大值为：Bm=E2/(4.44*f*N2*S)式中，E2为二次绕组感应电动势，约等于二次绕组输出电压。
N2为二次绕组匝数，S为铁芯截面积。
对于固定的互感器而言，N2和S为恒定值。
因此，铁芯磁通密度正比于二次电压，反比于电流频率。
二次电压由二次电流和二次负荷共同决定，可见，电磁式电流互感器的磁饱和原因有：A、一次电流过大，大于额定电流；B、二次负荷过大，大于额定二次负荷；C、电流频率过低，低于额定频率。
03磁饱和危害电流互感器发生磁饱和后，一次电流与二次电流不再成比例关系，电流互感器不能起到正常的测量或保护作用，引发安全事故。
此外，磁饱和状态下，铁芯中磁通密度大，涡流损耗和磁滞损耗大，铁芯发热，容易损坏互感器。
二霍尔电流传感器工作原理霍尔电流传感器依据工作原理不同分为开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。
01开环式霍尔电流传感器工作原理开环式霍尔电流传感器也称：直放式霍尔电流传感器、直检式霍尔电流传感器等。
如图1，开环式霍尔电流传感器由磁芯、霍尔元件和放大电路构成。
磁芯有一开口气隙，霍尔元件放置于气隙处。
当原边导体流过电流时，在导体周围产生磁场强度与电流大小成正比的磁场，磁芯将磁力线集聚至气隙处，霍尔元件输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，放大电路将该信号放大输出，该类传感器通常输出±10V左右的电压信号，也有部分传感器为了增强电磁兼容性，变换为电流信号输出。
图1 开环式霍尔电流传感器工作原理02闭环式霍尔电流传感器工作原理闭环式霍尔电流传感器也称：零磁通霍尔电流传感器、零磁通互感器、磁平衡式霍尔电流传感器等。
如图2，闭环式霍尔电流传感器包括磁芯、霍尔元件、放大电路和副边补偿绕组。
霍尔电流传感器工作原理及功耗计算方式
霍尔电流传感器工作原理及功耗计算方式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10KOmega;，所以流过负载的电流一般小于1个mA。
通常开环传感器的电流消耗小于15mA。
电流消耗主要是霍尔元件消耗的电流，流入霍尔元件两端的电流通常要求小于20mA，LEM的产品霍尔电流通常在10mA左右。
另外在调压支路还有几mA 的电流消耗。
这样开环传感器的电流消耗可以维持在十几mA的水平内，通常说明书上标的都是不超过15mA。
●闭环电流传感器的功耗计算闭环传感器输出信号为电流，其功耗相对于开环传感器多很多，下面以LF205-S为例来分析闭环电流传感器的电流消耗。
图3为LF205-S的原理示意图4为LF205-S原理图从图中可以看出闭环电流传感器的主要电路包括几部分：首先是霍尔元件的驱动电路，传感器可以测量准确的前提是首先要给霍尔元件提供一个稳定的电流，通常在10mA左右。
电流传感器分类
电流传感器分类市场上的电流传感器五花八门，大家都听说过或者用过，但你真的懂电流传感器吗？电流传感器就是把大电流转换为同频同相的小电流以便于测量或实现隔离。
根据不同的变换原理，电流传感器一般有霍尔效应、磁通门、电磁感应、罗氏线圈（电磁感应原理及安培环路定律）、分流器（欧姆定理）这五种技术。
本文只讨论主流的传感器即霍尔效应和磁通门的传感器。
基于霍尔效应的电流钳在铁芯中加工一个气隙放置霍尔元件。
利用霍尔元件测量气隙中的磁感应强度，根据控制方式不同，有开环和闭环两种类型。
开环和闭环霍尔型电流钳都可以测量直流和交流。
开环霍尔型电流传感器——直测式开环霍尔型使用线性度较好的霍尔元件，霍尔元件输出电压正比于被测电流。
开环霍尔型的互感器有致远的CTS系列、法国CA的C117。
闭环霍尔型电流传感器——磁平衡原理闭环霍尔型使用零磁通技术，铁芯上有补偿线圈。
当初级有被测电流在铁芯中产生磁通时，霍尔元件检测铁芯中的磁感应强度，通过负反馈将此误差电压转换为电流驱动补偿线圈，抵消铁芯中的磁通，最终被测电流与补偿线圈产生的磁通量大小一致方向相反，通过测量补偿线圈的电流即可按照匝数比换算出被测电流。
闭环霍尔对霍尔元件的线性度依赖较小，铁芯工作在零磁通下，因此精度比开环的高。
霍尔元件需要提供工作电压，因此这两种电流钳都要供电，闭环霍尔需要驱动补偿线圈耗电更大。
闭环霍尔型传感器有莱姆的LF系列电流传感器。
开环霍尔型与闭环霍尔型电流传感器的区别带宽区别：微观上讲，气隙处的磁场始终在零磁通附近变化，由于磁场变化幅度非常小，变化的频率非常快，因此闭环型电流传感器具有非常快的响应时间。
实际中，闭环霍尔传感器的带宽高达100kHZ左右，开环式的带宽在10kHZ以下。
闭环霍尔传感器的带宽比开环霍尔传感器的高。
精度区别：传统开环式霍尔传感器副边输出与磁芯处的磁感应强导磁材质制作而成，非线性和磁滞效应是导致所有高导磁材料的固有特点，因此，开环式霍尔电流传感器一般线性度较差，且原边信号在上升和下降过程中副边输出不同，导致传统开环式霍尔传感器的精度比闭环式霍尔传感器精度低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 引言
地面车用电源系统（以下简称电源系统）输出电流的检测与控制，直接关系着电源系统工作的稳定性和可靠性，并影响车辆的运行状况及车辆的可操作性。
由于车辆复杂的使用条件导致车用电源的负载变化较大，随之电源的输出功率也将发生较大变化，若对电源的输出电流不加限制，会造成电源因过载而发热，影响其功率输出，严重情况下会导致电源永久失效。
闭环霍尔电流传感器（以下简称传感器）在车用电源系统中的应用，实现了对电源系统输出电流的隔离测量，并通过反馈控制电源系统的输出电流。
当电源的输出电流接近电源系统的设计功率输出时，电源输出电流将不再增加，从而限制了电源系统的输出功率，保护了电源系统不会因用电负载的变化而损坏。
2 闭环霍尔传感器的工作原理
自1879年美国物理学家Edwin Herbert Hall发现霍尔效应以来，霍尔技术被越来越多地应用于工业控制的各个领域。
随着元器件工艺技术的发展，由霍尔器件应用开发的霍尔电流、电压传感器的性能也有了很大提高，特别是闭环霍尔电流、电压传感器的研制成功，大大地扩展了该项技术的应用领域。
2.1 霍尔效应及霍尔器件
霍尔效应是霍尔技术应用的理论基础，当通有小电流的半导体薄片置于磁场中时（如图1），半导体内的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，使半导体两侧产生电势差，该电势差即为霍尔电压V H，V H与磁感应强度B及控制电流I C成正比，经过理论推算有式（1）关系。
V H=（R H/d）×B×I C（1）
式中：B为磁感应强度；
I C为控制电流；
R H为霍尔系数；
d为半导体厚度。
式（1）中，若保持控制电流I C不变，在一定条件下，可通过测量霍尔电压推算出磁感应强度的大小，由此建立了磁场与电压信号的联系。
根据这一关系式，人们研制出了用于测量磁场的半导体器件，即霍尔器件。
图1 霍尔效应原理
闭环霍尔电流传感器是利用霍尔器件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式（或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式）。
众所周知，当电流流过一根导线时，将在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，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形关系，因此，可利用霍尔器件测得的输出信号，直接反映出导线中的电流大小，即
I∝B∝V H（2）
式中：I为通过导线的电流；
B为导线通电流后产生的磁感应强度。
当选择适当的比例系数后，上述关系可以表示为等式。
对于霍尔输出电压信号V H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而言，人们最容易想到的是将霍尔器件的输出电压用运算放大器直接进行信号放大，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；其缺点是其精度、线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大。
为了克服开环传感器的不足，上世纪80年代末期，国外出现了闭环霍尔电流传感器。
1989年，北京七○一厂引进国外技术在国内率先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，这种传感器在国内逐渐为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），即原边电流（I N）所产生的磁场，通过一个副边线圈的电流（I M）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，即
N1×I N=N2×I M（3）
式中：N1为原边线圈的匝数；
N2为副边线圈的匝数。
由式（3）可以看出，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I M的大小，即可推算出原边电流I N的值，从而实现了原边电流的隔离测量。
图2 闭环霍尔电流传感器的工作原理
闭环霍尔电流传感器的主要性能
闭环霍尔电流传感器是近10年来出现的高技术模块化产品，其性能大大优于开环霍尔电流传感器，同时与传统的分流器或互感器的电流测量方法相比亦有许多优点。
闭环霍尔电流传感器主要有以下特点：
1）可以同时测量任意波形电流，如：直流、交流、脉冲电流；
2）副边测量电流与原边被测电流之间完全电气隔离，绝缘电压一般为2kV～12kV；
3）电流测量范围宽，可测量额定1mA～50kA电流；
4）跟踪速度d i/d t>50A/μs；
5）线性度优于0.1％I N；
6）响应时间<1μs；
7）频率响应0～100kHz。