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闭环霍尔方案以及磁通门方案---电流传感器

时间：2023-10-09 预览：1

闭环霍尔电流传感器

下图为前文介绍过的开环霍尔电流传感器的结构图（图片来自于LEM官网），待测电流Ip建立起磁芯内的磁场后，通过霍尔元件感应出的霍尔电压来测量电流值大小；它对外输出的是一个电压模拟量。

而闭环霍尔电流传感器是基于开环原理（下图来自于网络），然后引入了补偿电路；通过磁芯的有两部分电流：原边待测电流与副边补偿电流；原边待测电流就是指电池流经母线铜排中的大电流，而副边补偿电流是由闭环霍尔电流传感器内部产生的，流经磁芯上的副边线圈。

具体地（下图来自于LEM官网），霍尔元件感应出来的霍尔电压并没有直接用于测量，而是霍尔电压通过放大电路后产生了一个副边电流，这个副边电流流过缠绕在磁芯上的线圈，然后通过采样电阻Rm流到地。这样的话副边电流也会在磁芯中产生一个磁场，并且设计让这个磁场与原边待测电流产生的磁场方向相反，强度相等，那么总磁通量为0，即霍尔元件处于0磁通的环境中。

接下来，当霍尔元件中的磁通为0后，就会得到如下公式，通过测量Is，即可得到Ip；Ns一般为1000～5000，Is一般为25mA～300mA左右。

输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。例如开关电源、硬开关、软开关等。

电流传感器可以在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等，在我们生活中都用到很多磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针，家用电器等等。

电流传感器的分类

电流传感器依据测量原理不同，主要可分为：分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。

电子式电流互感器包括霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量测量的AnyWay变频功率传感器（可用于电压、电流和功率测量）等。

与电磁式电流传感器相比较，电子式电流互感器没有铁磁饱和，传输频带宽，二次负荷容量小、尺寸小、重量轻、是今后电流传感器的发展方向。

电流传感器的应用

电流传感器应用于风力发电：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2．74×109GW，其中可利用的风能为2×107GW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用－－主要是通过风车来抽水、磨面等，而新世纪，人们感兴趣的是如何利用风来发电，以及如何才能发电量最大化。电流传感器作为主要的检测元件，在其中起到至关重要的作用。

电流传感器未来的发展趋势

1、高灵敏度

被检测信号的强度越来越弱，这就需要磁性传感器灵敏度得到极大提高。应用方面包括电流传感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量。

2、温度稳定性

更多的应用领域要求传感器的工作环境越来越严酷，这就要求磁传感器必须具有很好的温度稳定性，行业应用包括汽车电子行业。

3、抗干扰性

很多领域里传感器的使用环境没有任何评比，就要求传感器本身具有很好的抗干扰性。包括汽车电子、水表等等。

4、小型化、集成化、智能

要想做到以上需求，这就需要芯片级的集成，模块级集成，产品级集成。5、高频特性。随着应用领域的推广，要求传感器的工作频率越来越高，应用领域包括水表、汽车电子行业、信息记录行业。

6、低功耗

很多领域要求传感器本身的功耗极低，得以延长传感器的使用寿命。应用在植入身体内磁性生物芯片，指南针等等。

磁通门电流传感器又可以分为几种，如下图所示（图片来源LEM官网）：例如标准型、C－type、IT－type、低频型等，这里介绍比较基本的标准型磁通门原理。