霍尔电流传感器

一、霍尔效应

        霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔效应是磁电效应的一种。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引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。对于图一所示的半导体试样，若在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A，A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决定于试样的电类型。显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡。

       图一

二、两种霍尔电流传感器

1.开环式电流传感器

                     图三开环式电流传感器原理图

      当电流通过一根长导线时，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，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后  直接输出，一般的额定输出标定为4V。

2.闭环式（磁平衡式）霍尔传感器原理图

                                                               图二

       图二为闭环式霍尔电流传感器原理图。在开环原理的基础上，加入了磁平衡原理。即将前述霍尔器件的输出电压进行放大，再经过功率放大后，让输出电流通过次级补偿线圈，使补偿线圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反，从而补偿原边磁场，使霍尔输出逐渐减小，这样，当原次级磁场相等时，补偿电流不再增大。最终达到一个动态平衡，平衡时霍尔器件处于零磁通状态。

三、霍尔电流传感器主要特性参数

1.偏移电流

      偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成。

2.线性度

      输出信号（副边电流IS）与输入信号（原边电流IP）在测量范围内成正比的程度。

      （比如电流40A的时候输出4V(或50mA),则在电流为20A时,输出应该为2V(或25mA),这些都是理想值,实际输出会有些偏差,偏差值和理想值的比值就是线性误差,线性误差绝对值越小,检测精度就越高,电流互感器的线性度就是通过线性误差来表示。）

3.精度

      电流传感器的精度取决于标准额定电流。评定传感器精度时还必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响。