霍爾電流傳感器的工作原理及應用解析

2021-01-08 電子發燒友
打開APP
霍爾電流傳感器的工作原理及應用解析

佚名 發表於 2020-03-09 14:26:52

1. 引言

隨著經濟改革的不斷深入，節能降耗已經成為降低生產成本、提高產品質量的重要手段之一，而變頻調速技術正是順應了工業生產自動化發展的要求，開創了一個全新的智能電機時代。目前，該技術在電力、冶金、化工、造紙、食品、紡織等多種行業的電機傳動設備中得到實際應用，已經成為現代電力傳動技術的一個主要發展方向。用變頻器控制電機實現調速，可節省10%以上的電能。

霍爾電流傳感器由於其優異的特性，越來越多的變頻器製造商選擇它作為電量監控的元器件。

2. 工作原理

霍爾電流傳感器是根據霍爾效應製作的一種磁場傳感器。它有兩種工作方式，即開環（直放式）和閉環（磁平衡式）。直放式霍爾傳感器的優點是電路形式簡單，成本相對較低；其缺點是精度、線性度較差，響應時間較慢，溫度漂移較大。為了克服它的不足，出現了閉環（磁平衡式）霍爾電流傳感器。

閉環式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器，如圖1所示，它是由原邊電路、聚磁環、霍爾元件次級線圈、放大器等組成。當原邊電流IP產生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流，用於抵消原邊IP產生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。

圖1

3. 產品介紹

3.1產品選型

閉環霍爾電流傳感器具有響應時間短、工作頻率高、過載能力強、高隔離度等眾多優點。一般情況下，根據輸入信號、外形、內孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器。在傳感器行業內，江蘇安科瑞霍爾電流傳感器嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流互感器行業標準》規定的各項要求，相對於同行採用插針式接線不同，一律採用綠色可插拔端子，現場接線方便、可靠。常見的品牌產品如表1。

3.2產品外形

型號：AHBC-LTA

3.3技術指標

響應時間：≤1us

頻寬：100kHz

失調電流：0.1mA

工作溫度：-25～70℃

存儲溫度：-40～80℃

輸出負載：根據不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定

輸入過載能力：輸入量程最大值2倍可恢復正常工作

耐壓：3.5kV/50Hz/1min

4. 應用

4.1 傳感器應用在變頻調速迴路

圖2 變頻調速迴路 Y為霍爾電流傳感器

圖2中①用於檢測母線的直流電流，當檢測出主迴路中出現異常脈衝，或有效值超出標準時，迅速切斷逆變觸發電路的觸發脈衝，保護逆變和整流模塊；

圖2中②用於檢測兩橋臂的中的電流差，由於換相失敗很容易使一相中上下兩橋臂中的IBGT模塊因過流而損壞，此時要求短路電流保護在短路檢出後10us內切斷門驅動電路，這種逆變器必須採用快速過電流保護裝置，可以用霍爾電流傳感器檢測每個橋臂中的電流，若因換相失敗造成上下橋臂同時導電，則相應的兩個傳感器同時檢出電流信號，經與基準電壓比較轉換成方波後，通過門電路控制封鎖所有的逆變觸發脈衝，切斷短路途徑，保護昂貴的IBGT模塊；

圖2中③用於檢測輸出電流的波形，接入逆變器的輸出迴路中，用來檢測隨頻率變化的交流電流，可以更好地控制觸發脈衝，也可以提供用電設備的過載信號

4.2 使用注意事項

1、為了得到較好的動態特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導線且導線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑；

2、使用中當大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級電路沒有接通電源|穩壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產生剩磁，影響測量精度（故使用時要先接通電源和測量端M），發生這種情況時，要先進行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通過同樣等級大小的交流電流並逐漸減小其值；

3、在大多數場合，霍爾傳感器都具有很強的抗外磁場幹擾能力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個兩倍於工作電流Ip的電流所產生的磁場幹擾是可以忽略的，但當有更強的磁場幹擾時，要採取適當的措施來解決。通常方法有：

① 調整模塊方向，使外磁場對模塊的影響最小；

② 在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩；

③ 選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊；

④ 測量的最佳精度是在額定值下得到的，當被測電流遠低於額定值時，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數。另外，原邊饋線溫度不應超過８０℃。

5. 結束語

霍爾電流傳感器因其眾多優點，通過對大電流進行精確的檢測和控制，保證了變頻器產品安全可靠的運行，使變頻器在正常輸出的同時，能對異常狀況及時處理。提升了變頻器的可靠性，提高了變頻器的安全品質。所以霍爾電流傳感器在變頻器裡的優勢越來越明顯，已成為變頻器行業中不可缺少的一部分。
責任編輯；zl

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 閉環霍爾電流傳感器的工作原理
    介紹了閉環霍爾電流傳感器的工作原理及在地面車用電源系統中的應用，實現了對車用電源系統輸出電流的隔離測量本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/179020.htm關鍵詞：閉環；霍爾電流傳感器；車用電源；應用 1 引言 地面車用電源系統（以下簡稱電源系統）輸出電流的檢測與控制，直接關係著電源系統工作
  • 開口式霍爾電流傳感器在配電系統中的應用原理解析
    圖1 圓孔型 圖2 方孔型1.2工作原理霍爾電流傳感器是根據霍爾效應、電磁感應原理設計的一種傳感器，按原理可分為開環方式（直放式）和閉環方式（磁平衡式），開口式霍爾電流傳感器是在傳統開環（直放式）霍爾傳感器的基礎上加以改進
  • 霍爾電流傳感器的工作原理與其磁飽和問題
    如果在輸入端通入控制電流IC，當有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現霍爾電勢VH。霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ。霍爾電流傳感器是按照霍爾效應原理製成，對安培定律加以應用，即在載流導體周圍產生一正比於該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能。
  • 霍爾傳感器工作原理及應用
    我們知道霍爾傳感器一個使用非常廣泛的傳感器，它在錄像機、電動車、汽車、電腦散熱風扇中等不少領域中都得到了應用。霍爾傳感器工作原理是什麼？霍爾傳感器有著哪些優缺點呢？今天皮卡中國小編就帶你全面了解霍爾傳感器。
  • 霍爾傳感器工作原理
    ，事實上並不是這樣子的，是由於其工作原理為霍爾效應，故將其名曰「霍爾傳感器」，下面我們就一起來看看霍爾傳感器是怎樣利用霍爾效應來工作的吧～～本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/274349.htm一、霍爾傳感器工作原理- -簡介　　霍爾傳感器，英文名稱為Hall sensor
  • 霍爾電流傳感器在逆變器中的應用
    逆變器中，用霍爾電流傳感器進行接地故障檢測、直接側和交流側的模擬量傳感，以保證逆變器能安全工作。圖39 霍爾電流傳感器在逆變器中的應用（CS 為霍爾電流傳感器>逆變器相關文章:逆變器工作原理 傳感器相關文章:傳感器工作原理
  • 閉環霍爾電流傳感器的工作原理介紹
    閉環霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用於隔離檢測電流的模塊化產品，它的工作原理是霍爾磁平衡式的。當電流流過一根長的直導線時，在導線周圍產生磁場，磁場的大小與流過導線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然後用霍爾器件進行檢測，由於磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線形關係，因此可利用霍爾器件的測得的輸出信號，直接反應出導線中的電流大小：　　I ∝ B ∝ VH （2）　　式中：B為導線通電流後產生的磁感應強度；I為通過導線中的電流；VH為霍爾器件在磁場
  • 霍爾傳感器的工作原理及分類應用
    霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾係數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。霍爾傳感器的工作原理磁場中有一個霍爾半導體片，恆定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側偏移，使該片在CD方向上產生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。
  • 霍爾磁敏傳感器的原理及應用
    對於一個給定的霍爾器件，Vh將完全取決於被測的磁場強度B。一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流IC的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構成外迴路，就會產生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設定通常由外部的基準電壓源給出;若精度要求高，則基準電壓源均用恆流源取代。
  • 霍爾電流傳感器在變頻調速電機中的應用
    ） 霍爾傳感器相關文章:霍爾傳感器工作原理> 電流變送器相關文章:電流變送器原理 電流傳感器相關文章:電流傳感器原理 霍爾傳感器相關文章:霍爾傳感器原理
  • 開環式及閉環式霍爾電流傳感器工作原理及區別
    打開APP 開環式及閉環式霍爾電流傳感器工作原理及區別 發表於 2019-09-05 10:18:03 　　開環式霍爾電流傳感器工作原理 　　開環式霍爾電流傳感器也稱：直放式霍爾電流傳感器、直檢式霍爾電流傳感器等。
  • 一文讀懂「霍爾傳感器工作原理」
    霍爾器件是一種採用半導體材料製成的磁電轉換器件，霍爾電流傳感器包括開環式和閉環式兩種，高精度的霍爾電流傳感器大多屬於閉環式，閉環式霍爾電流傳感器基於磁平衡式霍爾原理，即閉環原理。
  • 霍爾傳感器的原理及應用
    由霍爾效應的原理知，霍爾電勢的大小取決於：　Rh為霍爾常數，它與半導體材質有關;IC為霍爾元件的偏置電流;B為磁場強度;d為半導體材料的厚度。對於一個給定的霍爾器件，Vh將完全取決於被測的磁場強度B。　　一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流IC的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構成外迴路，就會產生霍爾電流。
  • 霍爾電流傳感器基礎
    2 霍爾傳感器分類和原理閉環霍爾電流傳感器性能要優於開環霍爾電流傳感器，可以測量任意波形的電流、主副線圈間絕對電氣隔離、電氣測量範圍寬、響應時間短，在交直流測量中均可應用。2.2 霍爾電流傳感器的實際應用類型1）直檢式霍爾電流傳感器又叫開環式霍爾電流傳感器、直放式霍爾電流傳感器當在一根長導線中通以電流時，在導線的周圍會有磁場產生，該磁場的大小與通過導線的電流成正比。
  • 霍爾傳感器原理
    導讀：玩電子的朋友一定都知道什麼是霍爾傳感器，但你知道霍爾傳感器的工作原理是什麼嗎，或者說你知道霍爾傳感器為什麼能夠感應磁場嗎，本文將帶你了解霍爾傳感器的工作原理。　　霍爾傳感器是根據霍爾效應原理而製成的電流和電壓傳感器。根據對霍爾電勢處理的方式不同，霍爾傳感器又可分為以下兩類：　　第一類是直接將霍爾電勢做適當放大處理以後提供給檢測儀器或控制設備，就是所謂的直接檢測式霍爾電流傳感器。這種傳感器耐壓等級高，成本低，性能穩定，但精度受溫度變化影響大，動態響應特性很不理想。我公司採用電路補償，圓滿解決以上問題。
  • 霍爾傳感器的分類、霍爾效應與霍爾傳感器的應用
    利用這一原理可以設計製成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合於大電流傳感。　　霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示，標準圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。
  • 科普文:霍爾電流傳感器的測量原理是什麼
    霍爾電流傳感器是依據霍爾效應原理，除了霍爾效應原理之外，還有磁通門技術和磁阻技術來測量電流，磁通門技術從原理上測量精度高於霍爾效應原理
  • 霍爾電流傳感器簡介
    常規測試電池電流的方法是分流器（標準電阻）和霍爾感應式技術。霍爾技術的原理是霍爾元件感應在導流排或線束周圍的磁場，從而標定電流強度。霍爾技術又可分為開環技術與閉環技術。一般而言，基於分流器技術的電流測試器的成本比霍爾式的低，但是其能耗較高，容易引起發熱及靜態放電現象，難以滿足某些苛刻的節能使用條件。
  • 電流傳感器原理
    趕快在下文中尋找答案吧～本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/277231.htm　　電流傳感器，英文名稱為current sensor，又稱為磁傳感器，是利用霍爾磁平衡原理來完成被測電流信息的感應並將其輸出為所需形式信息的一種檢測裝置，具有靈敏度高、抗幹擾性強的特點，現已在智能電網、家用電器、電腦硬碟等生活必需品上都得到了廣泛的應用。
  • 霍爾傳感器工作原理及主要特性
    霍爾傳感器是根據霍爾效應製作的一種磁場傳感器，廣泛地應用於工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。那麼霍爾傳感器的工作原理是什麼？這種傳感器都有哪些優點？主要參數有哪些？本文將一一解答。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實現自動檢測。目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40℃到零上150℃範圍內工作，全部密封不受水油汙染，完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈衝波形等，甚至對瞬態峰值的測量。副邊電流忠實地反應原邊電流的波形。