1、霍爾傳感器工作原理

磁場平衡式霍爾電流傳感器是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件、次級線圈、放大器等組成，如圖所示。其工作原理是磁場平衡式的，即原邊電流所產(chǎn)生的磁場，用通過次級線圈的電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，使霍爾元件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。具體工作過程為：

當(dāng)原邊回路有一大電流I

流過時，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生一個強(qiáng)的磁場H

，這一磁場被聚磁環(huán)聚集，并感應(yīng)霍爾元件，使其有一個信號輸出U

，這一信號經(jīng)放大器N放大，再輸入到功率放大器中，這時相應(yīng)的功率管導(dǎo)通，從而獲得一個補(bǔ)償電流I

。由于這一電流要通過很多匝繞組，多匝導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場Hs與原邊電流所產(chǎn)生的磁場H

方向相反，因而相互抵消，引起磁路中總的磁場變小，使霍爾器件的輸出逐漸減小，最后當(dāng)I

與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場H

與I

所產(chǎn)生的磁場H

相等時，達(dá)到磁場平衡，I

不再增加，這時霍爾元件就處于零磁通檢測狀態(tài)。上述過程是在非常短的時間內(nèi)完成的，這一平衡的建立所需時間在1μs之內(nèi)，且是一個動態(tài)平衡過程，即：原邊電流Ip的任何變化都會破壞這一磁場平衡，一旦磁場失去平衡，霍爾元件就有信號輸出，經(jīng)放大器放大后，立即有相應(yīng)的電流流過次級線圈對其進(jìn)行補(bǔ)償。因此從宏觀上看，次級補(bǔ)償電流的安匝數(shù)在任何時刻都與原邊電流的安匝數(shù)相等，即：

其中：Np為原邊匝數(shù)，Ip原邊電流；Ns為次級匝數(shù)，Is為次級電流。所以，若已知Np、Ns，測得Is，即可得到原邊電流Ip的大小。利用同樣的原理，可進(jìn)行電壓測量，只需在原邊線圈回路中串聯(lián)一個電阻R1，將原邊電流Ip轉(zhuǎn)換成被測電壓Up。即：Up=(R1+Rin)Ip=(R1+Rin)NsIs/Np

式中Rin為原邊內(nèi)阻。磁平衡式電流電壓傳感器測量輸出信號為電流形式Is。若要獲得電壓的輸出形式，用戶需在M端和電源零點(diǎn)之間串一只電阻Rm，并在其上取電壓Um，如圖所示，串聯(lián)電阻的大小由下式限定：

其中：Emin為電源輸出最小電壓，Ri為傳感器次級內(nèi)阻，Uces為輸出功率管的飽和壓降。用戶可取的最大電壓為：Ummax=Rmmax╳Is

2、霍爾電流傳感器工作原理？

霍爾電流傳感器依據(jù)工作原理不同分為開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器(傳感器的應(yīng)用)。

1、開環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理

開環(huán)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。開環(huán)式霍爾電流傳感器由磁芯、霍爾元件和放大電路構(gòu)成。磁芯有一開口氣隙，霍爾元件放置于氣隙出。當(dāng)原邊導(dǎo)體流過電流時，在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場強(qiáng)度與電流大小成正比的磁場，磁芯將磁力線集聚至氣隙處，霍爾元件輸出與氣隙處磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的電壓信號，放大電路將該信號放大輸出，該類傳感器通常輸出±10V左右的電壓信號，也有部分傳感器為了增強(qiáng)電磁兼容性，變換為電流信號輸出。

2、閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理

閉環(huán)式霍爾電流傳感器也稱：零磁通霍爾電流傳感器、零磁通互感器、磁平衡式霍爾電流傳感器(傳感器技術(shù))等，閉環(huán)式霍爾電流傳感器包括磁芯、霍爾元件、放大電路和副邊補(bǔ)償繞組。與開環(huán)式霍爾電流傳感器相比，閉環(huán)式霍爾電流傳感器多了副邊補(bǔ)償繞組，正是副邊補(bǔ)償繞組，將閉環(huán)式霍爾電流傳感器的性能進(jìn)行了大幅度提升。放大電路接受霍爾元件的輸出，并放大為電流信號提供給副邊補(bǔ)償繞組，副邊補(bǔ)償繞組在磁芯中產(chǎn)生的磁場與原邊電流產(chǎn)生的磁場在氣隙處大小相等，方向相反，抵消原邊磁場，形成負(fù)反饋閉環(huán)控制電路。若副邊電流過小，產(chǎn)生的磁場不足以抵消原邊磁場，放大電路將輸出更大的電流，反之，放大電路輸出電流減小，從而維持氣隙處的磁場平衡。

若原邊電流發(fā)生變化，氣隙處磁場平衡被破壞，負(fù)反饋閉環(huán)控制電路同樣會調(diào)節(jié)副邊輸出電路，使磁場重新達(dá)到平衡。宏觀上講，氣隙處將一直維持零磁通，保持磁平衡，這也是零磁通互感器及磁平衡霍爾電流傳感器名稱的來由。

3、閉環(huán)式霍爾電流傳感器與開環(huán)式霍爾電流傳感器的主要區(qū)別

A、帶寬區(qū)別

微觀上講，氣隙處的磁場始終在零磁通附近變化，由于磁場變化幅度非常小，變化幅度小，變化的頻率可以更快，因此，閉環(huán)式霍爾電流傳感器具有很快的響應(yīng)時間。實(shí)際的閉環(huán)式霍爾電流傳感器帶寬通?？梢赃_(dá)到100kHz以上。而開環(huán)式霍爾電流傳感器的帶寬通常較窄，如：LEM公司的HAZ系列開環(huán)式霍爾電流傳感器的帶寬在3kHz左右。

B、精度區(qū)別

開環(huán)式霍爾電流傳感器副邊輸出與磁芯氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，而磁芯由高導(dǎo)磁材料制作而成，非線性和磁滯效應(yīng)是所有高導(dǎo)磁材料的固有特點(diǎn)，因此，開環(huán)式霍爾電流傳感器一般線性度角差，且原邊信號在上升和下降過程中副邊輸出會有不同。開環(huán)式霍爾電流傳感器精度通常劣于1%。

閉環(huán)式霍爾電流傳感器由于工作在零磁通狀態(tài)，磁芯的非線性及磁滯效應(yīng)不對輸出造成影響，可以獲得較好的線性度和較高的精度。閉環(huán)式霍爾電流傳感器精度一般可達(dá)0.2%。

3、霍爾傳感器的基本原理

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，霍爾傳感器能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)

4、霍爾電流傳感器原理介紹

今天小編來為大家介紹以下霍爾電流傳感器的原理，在此之前，一定有大部分人對霍爾電流傳感器的工作原理有一定的了解，但是這部分人肯定是只知其一不知其二。小編精心為大家摘取了加上小編自己的理解，為大家整理好了今天這篇文章，希望對大家的理解有所幫助。先給大家說一下霍爾器件的知識，霍爾器件是采用半導(dǎo)體材料做成的磁電轉(zhuǎn)換器件!一起來看看詳細(xì)介紹吧!

霍爾電流傳感器

霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁場強(qiáng)度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向(即霍爾輸出端之間)，將產(chǎn)生一個電勢VH，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控制電流I。與磁場強(qiáng)度B的乘積。即有式中:K為霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定;I。為控制電流;B為磁場強(qiáng)度;VH為霍爾電勢。

基本原理

霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當(dāng)有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)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安培定律原理做成，即在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一正比于該電流的磁場，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。

通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過了電-磁-電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。

檢測原理

由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關(guān)系，因此霍爾器件輸出的電壓訊號U0可以間接反映出被測電流I1的大小，即:I1∝B1∝U0

我們把U0定標(biāo)為當(dāng)被測電流I1為額定值時，U0等于50mV或100mV。這就制成霍爾直接檢測(無放大)電流傳感器。

補(bǔ)償原理

原邊主回路有一被測電流I1，將產(chǎn)生磁通Φ1，被副邊補(bǔ)償線圈通過的電流I2所產(chǎn)生的磁通Φ2進(jìn)行補(bǔ)償后保持磁平衡狀態(tài)，霍爾器件則始終處于檢測零磁通的作用。所以稱為霍爾磁補(bǔ)償電流傳感器。這種先進(jìn)的原理模式優(yōu)于直檢原理模式，突出的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時間快和測量精度高，特別適用于弱小電流的檢測。

知道:Φ1=Φ2

I1N1=I2N2

I2=NI/N2·I1

霍爾效應(yīng)原理圖：

當(dāng)補(bǔ)償電流I2流過測量電阻RM時，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓。做為傳感器測量電壓U0即:U0=I2RM

按照霍爾磁補(bǔ)償原理制成了額定輸入從~系列規(guī)格的電流傳感器。

由于磁補(bǔ)償式電流傳感器必須在磁環(huán)上繞成千上萬匝的補(bǔ)償線圈，因而成本增加;其次，工作電流消耗也相應(yīng)增加;但它卻具有直檢式不可比擬的較高精度和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)語：小編現(xiàn)在給大家補(bǔ)充一下霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)被發(fā)現(xiàn)于1879年，當(dāng)然發(fā)現(xiàn)者就是霍爾本人了?；魻栃?yīng)被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代的應(yīng)用技術(shù)當(dāng)中，比如說汽車電路上的電路開關(guān)、汽車各部件的檢測、汽車內(nèi)部的點(diǎn)火系統(tǒng)等等；今年來我國的清華大學(xué)和其他知名大學(xué)聯(lián)合發(fā)現(xiàn)了反霍爾效應(yīng)，這是中國從試驗(yàn)中獨(dú)立觀測到的物理現(xiàn)象，同時也是物理學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)！