本文會著重分析到的霍爾式，在遍及工業(yè)與生活的各大領(lǐng)域中，電流檢測是不容忽視的一個重要市場門類。傳統(tǒng)上，常見到的檢測技術(shù)包括電阻采樣式（Shunt），電流互感器式（Current Transformer），磁阻式（xMR）等。

霍爾式電流傳感器具有當(dāng)今業(yè)界技術(shù)成熟和性價比最高等特點，因而廣受行業(yè)內(nèi)人士的喜愛；能檢測的范圍涵蓋DC和AC，電流從A級到kA級，靈敏度適中。

霍爾式又可以分為閉環(huán)式和開環(huán)式電流互感器。從構(gòu)造復(fù)雜度和性價比而言，開環(huán)式結(jié)構(gòu)有著更高的綜合效益。開環(huán)霍爾檢測，主要有單芯片檢測技術(shù)，和霍爾檢測模塊技術(shù)兩種。單芯片技術(shù)對于小電流范圍和低功耗應(yīng)用好。---線性霍爾傳感器

本文將針對霍爾電流模塊，著重探討其中的磁場學(xué)考量和電子設(shè)計因素，以幫助您進(jìn)行模塊設(shè)計。

我們知道，霍爾效應(yīng)利用垂直磁場中的霍爾板，感應(yīng)出與磁場成正比的電壓（即霍爾電壓）的原理，進(jìn)行磁場測量?，F(xiàn)實世界中的磁場源無非三種，磁鐵是其中一種，而導(dǎo)體流過的電流，也是重要的一種。根據(jù)安培右手螺旋定則，直導(dǎo)線電流，產(chǎn)生環(huán)繞導(dǎo)線方向的磁場。

但是，當(dāng)單純依靠電流產(chǎn)生磁場時，由于相對自由的散布在空間，非常容易受到外在雜散磁場影響。比如，其他通電導(dǎo)線，或者附近電機的磁場都有可能完全混淆到磁場中，使原本的待測電流信號不可辨分。

檢測磁鐵為例的霍爾效應(yīng)示意圖

霍爾式電流傳感器構(gòu)造原理：

作為基本的磁學(xué)原理，所有各條磁感線具有永不相交和各自閉合的特性。當(dāng)使用帶氣隙（airgap）的磁環(huán)時，由于磁環(huán)本身為軟磁（Soft Iron）材料的導(dǎo)磁（magnetic conduction）特性，使電流產(chǎn)生的磁場匯聚到磁環(huán)中，并在氣隙中產(chǎn)生均勻磁場（homogeneousfield）。由此，很容易直觀理解其結(jié)構(gòu)的兩大優(yōu)點，外在雜散磁場對氣隙中的磁場影響小到可以忽略，并且在氣隙中磁場因獲得額外增益而得以加強。---電流傳感器

在氣隙狹小的空間中，磁環(huán)方案的電流檢測獲得出色的抗干擾、抗共模特性。

假設(shè)氣隙的大小是g（mm)，如圖所示。而導(dǎo)線通過的電流為I（A），則磁感強度B（mT）可以由以下經(jīng)驗公式計算出

以電流為400A、氣隙大小是2.5mm為例，在氣隙內(nèi)的區(qū)域，可以產(chǎn)生200mT(即2000Gauss)的磁場。

這時候，為了檢測該磁場，氣隙中需要一顆能夠處理200mT磁感應(yīng)強度的線性霍爾電流傳感器芯片放置在氣隙中，它可以用來反映被檢測的電流。

電流測量的常用傳感器，一種是分流器，另一種就是霍爾電流傳感器?；魻?a data-mid="275" href="http://dghuisheng.cn/a/244.html">電流傳感器屬于依靠電磁特性檢測電流的傳感器。

霍爾電流傳感器的原理：

1 、霍爾效應(yīng)是什么：

霍爾效應(yīng)指的是，有小電流通過的一個半導(dǎo)體薄片置于磁場中，受到磁場作用影響電流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在控制電流的垂直方向上的半導(dǎo)體兩側(cè)形成了電壓差，該電勢差就是霍爾電壓?；魻栯妷旱拇笮。c磁場強度和半導(dǎo)體內(nèi)通過的控制電流成正比。

根據(jù)霍爾電壓與磁場強度的正比例關(guān)系，設(shè)計裝置，提供恒定的控制電流，那么霍爾電流的大小就只收到磁場強度一個因素的影響，進(jìn)而霍爾電壓的變化可以反應(yīng)磁場強度的變化。而磁場是由相應(yīng)電流產(chǎn)生的，與電流具有明確的聯(lián)動關(guān)系。這就是利用霍爾元件測量電流強度的基本原理。

2 、霍爾電流傳感器的應(yīng)用類型

1）直檢式霍爾電流傳感器又叫開環(huán)式霍爾電流傳感器、直放式霍爾電流傳感器

當(dāng)在一根長導(dǎo)線中通以電流時，在導(dǎo)線的周圍會有磁場產(chǎn)生，該磁場的大小與通過導(dǎo)線的電流成正比。利用薄半導(dǎo)體片的霍爾效應(yīng)，測量霍爾器件感應(yīng)生成的電壓信號，經(jīng)過放大器放大霍爾電壓后，可以直接測量霍爾電壓。直檢式霍爾電流傳感器的優(yōu)點是電路簡單、成本較低、能量效率高、檢測范圍廣及電耗低等；缺點是精度、線性度較差、響應(yīng)速度較慢、且溫漂較大。

2）磁平衡式霍爾電流傳感器，又叫閉環(huán)霍爾電流傳感器、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是依據(jù)磁場平衡原理工作的。原邊電流在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場，使得霍爾元件上產(chǎn)生電壓偏差；

電壓信號傳遞給放大器后，經(jīng)過放大的電流信號輸送給次級線圈（下圖中紅色繞組），在次級線圈上感應(yīng)出的電流所產(chǎn)生的磁場，方向與原邊磁場相反。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整放大器輸出電壓， 原邊產(chǎn)生的磁場與次級線圈產(chǎn)生的磁場在氣隙處互相抵消，從而使得半導(dǎo)體薄片處于零磁通的環(huán)境中。

達(dá)到這種平衡狀態(tài)以后，檢測放大器輸出電流，推算得到原邊回路電流值。  磁平衡式霍爾電流傳感器的優(yōu)點是精度高、響應(yīng)時間快、溫漂小、線性度好及抗干擾能力強。缺點是測量范圍較固定，成本、能耗較高。

霍爾電流傳感器的分類和測量原理是什么：

根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，除了霍爾效應(yīng)原理外，霍爾電流傳感器還采用磁通門技術(shù)和磁阻技術(shù)來測量電流。磁通門技術(shù)的原理測量精度高于霍爾效應(yīng)原理，一般用于高精度實驗室電流傳感器等檢測儀器的研發(fā)。以下是基于霍爾效應(yīng)原理的電流傳感器。

霍爾電流傳感器分類

霍爾電流傳感器可以分為開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器兩種測量方法。在結(jié)構(gòu)上，這兩種類型的傳感器比開環(huán)式傳感器多了一個線圈，閉環(huán)式傳感器在精度上優(yōu)于開環(huán)式傳感器。

閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理

與開環(huán)霍爾電流傳感器相比，閉環(huán)霍爾電流傳感器增加了一個補償線圈，線圈纏繞在鐵芯上。當(dāng)電流傳感器通過鐵芯時，鐵芯感應(yīng)到磁場，霍爾元件將磁場轉(zhuǎn)換成電壓。電壓放置后，驅(qū)動電路產(chǎn)生補償電流。補償電流通過線圈產(chǎn)生磁場，與原邊電流產(chǎn)生的磁場大小相反，從而抵消原邊磁場，處于磁平衡狀態(tài)。因此，補償電流是原邊電流縮放后的，縮放比例與補償線圈的匝數(shù)呈線性相關(guān)。連接霍爾電流傳感器也稱為：閉環(huán)電流傳感器

霍爾電流傳感器開環(huán)式測量原理

開環(huán)式霍爾電流傳感器由鐵芯制成.霍爾芯片.運輸?shù)汝P(guān)鍵部件組成。當(dāng)電流通過鐵芯時，磁場會在鐵芯上感應(yīng)，磁場會聚集在開口處，被霍爾元件感應(yīng)，然后相應(yīng)的電壓會被感應(yīng)出來。電壓經(jīng)過運輸處理后導(dǎo)出，運輸輸出的電壓信號與原邊電流滿足一定的線性相關(guān)性，從而將被測電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。單片機可以通過取樣電壓信號來計算被測電流的大小，從而實現(xiàn)測量電流的功能。開環(huán)霍爾電流傳感器也叫直測式。由于體積有限，許多芯片級的霍爾電流芯片使用開環(huán)測量原理，例如ACS712.ACS758等。

霍爾電流關(guān)鍵部件-鐵芯

霍爾電流傳感器是一種由結(jié)構(gòu)和電路緊密配合而成的產(chǎn)品，其中，霍爾元件的高度.位置，鐵芯材料.長度.橫截面積決定了商品的性能。在設(shè)計產(chǎn)品時，必須嚴(yán)格按照檢測范圍計算鐵芯的磁路長度。.鐵芯的橫截面積.磁間隔和霍爾芯片的高度。在霍爾電流傳感器的設(shè)計中，當(dāng)然這部分的計算是重要的。

霍爾電流關(guān)鍵部件-霍爾部件

霍爾元件是霍爾電流傳感器中的關(guān)鍵元件，其性能影響商品的性能?；魻栐淖饔檬窃谝欢ǚ秶鷥?nèi)將磁通量轉(zhuǎn)換成電壓信號。如圖所示，霍爾元件將50mT磁通密度轉(zhuǎn)換為電壓信號。因此，在選擇芯片時，鐵芯產(chǎn)生的磁通密度一定不能超過50%mT。

電子電表使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來檢測電源電壓和從負(fù)荷（如房屋）中吸收的電流。為了以適當(dāng)?shù)姆绞綑z查電源電流，應(yīng)使用電流傳感器將從客戶負(fù)荷中吸收的電流轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測到的電壓。一種成這種轉(zhuǎn)換的特殊電流傳感器是分流器。

如圖所示，分流器根據(jù)歐姆定律運行——電源電流流過分流器的輸入端子，跨分流器導(dǎo)出端子的電壓進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行檢查。由于跨分流器導(dǎo)出端子的電壓與流過分流器的電流成比例，因此通過適當(dāng)?shù)谋壤蜃?，檢測到的電壓可以轉(zhuǎn)換回來表示電流。

電能計量系統(tǒng)中的分流器使用

注意，雖然該圖只顯示了分流器上的兩個端子，但在實踐中經(jīng)常使用五個端子分流器。在該方案中，五個端子中的四個用于提供四個端子檢測功能，以便準(zhǔn)確測量跨分流器的電壓。第五個端子不僅用于向電表提供電力，還用于測量傳輸?shù)娇蛻糌?fù)荷的電源電壓。

分離式電流傳感器的優(yōu)點：

討論分離式電流傳感器的基本運行，即分流器，讓我們談?wù)勈褂梅至髌鞯囊恍┖锰帲?/span>

首先，它們沒有任何帶磁組件的簡單電流傳感器，不易被磁篡改，這與電流互感器不同(CT)傳感器。在市場上（包括電能盜竊問題令人擔(dān)憂），這是分流器經(jīng)常被用作電流傳感器的原因。

此外，分流器也相對便宜。由于靜電計市場的成本限制，在單相電表中選擇分流器作為電流傳感器具有很大的吸引力。

分離式電流傳感器的另一個優(yōu)點是：

分離式電流傳感器可以用來測量DC(DC)電流，這一點也和CT或者羅柯夫斯基線圈不同。這個優(yōu)勢對于特定的應(yīng)用程序特別有用。這樣的應(yīng)用程序(可以從這個優(yōu)勢中受益)是分流器用于服務(wù)器電源的分項測量，因為一些數(shù)據(jù)服務(wù)器可以從中使用ups電源(UPS)的DC電力。

當(dāng)觸摸高頻信號時，分流器還顯示比CT較低的諧波相移。這使得分流器的選擇成為電源質(zhì)量監(jiān)測器的有吸引力的選擇——電源質(zhì)量監(jiān)測器可以分析電壓和電流的諧波，以確保提供給消費者的電源電壓和客戶負(fù)荷產(chǎn)生的電流波的質(zhì)量。

最終，與CT不同的是，分流器沒有任何固有的跨溫度或輸入電流相移；但請記住，這并不意味著沒有必要進(jìn)行相位補償。由于其他相位移源（如抗混合疊濾波器）可導(dǎo)致電壓和電流之間的意外相移，相位補償仍然需要在功率因素較小時保證高精度。

在這種情況下，這確實意味著當(dāng)輸入電流或溫度發(fā)生變化時，可能會根據(jù)選擇CT相位偏差發(fā)生變化。因此，使用電流互感器時的系統(tǒng)相位偏差大于使用分流器時的系統(tǒng)相位偏差。這種較大的相位偏差變化會使簡單準(zhǔn)確的相位校正變得更加困難，從而可能導(dǎo)致跨溫度或電流測量的功率偏差發(fā)生變化。

隨著5G基站耗電量的增加，檢測基站中的電流大小，管理設(shè)備的能耗成了非常重要的工作。

5G設(shè)備中多數(shù)使用48V以下的直流電源供電，普通的電流傳感器不能滿足電源中直流電流的檢測，這就需要用到可以檢測交流和直流電流的霍爾電流傳感器。

對應(yīng)于48V以下的電源系統(tǒng)，選用隔離電壓比較低的電流傳感器會在成本上有優(yōu)勢，我們來看一下能夠滿足5G系統(tǒng)200A以內(nèi)的霍爾電流傳感器的可選型號。

電流傳感器產(chǎn)品規(guī)格型號選型

* CP 30: DC or ACpeak, CP 330 / 1100 / 1800: DC or ACRMS

　　電流傳感器，是一種檢測裝置，能感受到被測電流的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

電流傳感器是什么以及電流傳感器的選型和使用特點：

電流傳感器是一種檢測裝置，可以感覺到被測量電流的信息，并可以根據(jù)某些規(guī)則將檢測到的信息轉(zhuǎn)換為電信號或其他符合某些標(biāo)準(zhǔn)要求的方式，以滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的條件。

電流傳感器，又稱磁傳感器，可用于家用電器、智能能源、電池車、風(fēng)能發(fā)電等，在日常生活中可用于許多磁性傳感器，如計算機磁盤、指南針、家用電器等。

電流傳感器是一種有源模塊，例如霍爾器件、運放、末級電源管，都需要同時工作電源和功耗。

(1)傳感器的工作電流。直接檢查類型(無放大)功耗:最大功耗5.mA；直接檢查放大耗電量：±20mA；磁補償式功耗：20輸出電流；20輸出電流的最大工作電流消耗2倍。功耗可以根據(jù)工作電流的消耗來計算。

(2)輸出端集中連接大電解便于降噪。

(3)電容位uF，二極管為1N4004。

(4)變壓器根據(jù)傳感器器的功耗。

電流傳感器如何選擇？

A，在選擇電流傳感器時，要注意空間布局是否一致；

B，在選擇電流傳感器時，要注意穿孔尺寸是否能保證電線能通過傳感器；

C，選擇電流傳感器時，應(yīng)注意現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境是否有高溫、低溫、高濕冷、強震等特殊環(huán)境；

使用電流傳感器的說明

A，接線時注意接線端子的外露導(dǎo)電部分，盡量避免ESD對于影響，需要具有專業(yè)施工經(jīng)驗的工程師對產(chǎn)品進(jìn)行接線操作。電源、輸入和輸出連接線必須正確連接，不得移動或反向連接，否則可能導(dǎo)致貨物損壞。

B，商品安裝應(yīng)用環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電粉塵和腐蝕性

C，強烈的振動或高溫也會對商品造成損壞，必須注意使用場所。

電流傳感器的特點：

1.體型小，重量輕，安裝方便

2.檢測范圍廣:可測量直流、交流、脈沖、三角波型等任意波型的電流和電壓。，甚至可以忠實地反映暫態(tài)峰值電流和電壓信號；

3.高測量精度:其測量精度優(yōu)于1%，適用于任何波型的測量。一般變壓器是感性元件，接入后影響被測信號波型，一般精度為3%~5%，僅適用于50Hz正弦波形。

4.線性好：優(yōu)于0.2%。

5.動態(tài)性能好：響應(yīng)時間快，可小于1us;一般互感器的響應(yīng)時間為10~20ms。

工作頻段寬：0~1000KHz可以測量頻率范圍內(nèi)的信號。

6.可靠性高，平均無故障工作時間長：平均無故障時間>510小時。

7.過載能力強，檢測范圍大：0-幾十安培~過萬安培。

8.快速響應(yīng)速度：最快響應(yīng)時間僅為1us。

電流傳感器是一種檢測裝置，可以感覺到被測量電流的信息，并可以根據(jù)某些規(guī)則將檢測到的信息轉(zhuǎn)換為電信號或其他形式的信息，以滿足信息的傳輸、處理、儲存、顯示、要求記錄和控制。

電流傳感器，稱磁傳感器，可用于家用電器、智慧能源、電瓶車、風(fēng)能發(fā)電等。在我們的生活中使用了許多磁性傳感器，比如電腦磁盤、指南針、家用電器等。

霍爾電流傳感器是一種有源模塊，如霍爾器件、運放、最后的電源管，要工作電源，而且還有功耗。

1、輸出端集中連接大電解便于降噪。

2、電容位uF，二極管為1N4004。

3、變壓器根據(jù)傳感器器的功耗。

4、傳感器工作電流。

直接檢查(無放大)功耗:最大功耗5.mA；直接檢查放大耗電量：±20mA；磁補償式功耗：20導(dǎo)出電流；20導(dǎo)出電流的最大工作電流消耗2倍。功耗可以根據(jù)工作電流的消耗來計算。

高精度霍爾電流傳感器在使用中的優(yōu)勢：

（1）使用非常方便，取一個LT100－C類型電流傳感器，在M端和電源零端串聯(lián)一個100mA連接工作電源的模擬表頭或數(shù)字萬用表，將傳感器套在電線回路上，可以準(zhǔn)確顯示主回路0~100A電流值。

（2）非接觸性檢查。在進(jìn)口產(chǎn)品的再改造和舊設(shè)備的技術(shù)改造中，體現(xiàn)了非接觸測量的優(yōu)勢；電流值可以在不改變原設(shè)備電氣接線的情況下測量。

（3）使用分流器的缺點是不能通過電氣隔離，并且存在插入損耗。電流越大，損耗越大，體積越大。

我們還發(fā)現(xiàn)，分流器在檢查高頻大電流時具有不可避免的電感，不能真正傳遞測量的電流波型，更不用說非正弦波型了。

高精度霍爾電流傳感器完全消除了分流器的缺點，精度和輸出電壓值可以與分流器相同，如精度0.5、1.0級，50級輸出電壓.75mV和100mV均可。

（4）對于傳統(tǒng)的電流和電壓互感器，雖然在規(guī)定的正弦工作頻率下，且在規(guī)定的正弦工作頻率下具有較高的精度，但其適當(dāng)?shù)念l帶非常窄，無法傳輸直流。

此外，在工作過程中存在激磁電流，因此這是一個電感器件，因此它只能在響應(yīng)時間幾十個ms。

眾所周知，電流互感器的二次側(cè)一旦打開，就會產(chǎn)生高壓危害。使用微機檢測需要多路信號采集，人們正在尋找隔離和采集信號的方法。

電流電壓傳感器繼承了變壓器原輔助邊緣可靠絕緣的優(yōu)點，解決了變送器價格高、體積大、變壓器配置等缺陷，為微機檢測等自動管理系統(tǒng)帶來了模數(shù)轉(zhuǎn)換的機會。在使用中，電流傳感器輸出信號可以直接輸入到高阻抗模擬儀表頭或數(shù)字面板表中，也可以進(jìn)行二次處理。模擬信號提供給自動化裝置，模擬信號提供給計算機接口。

在3KV上面的高壓系統(tǒng)，電流，電壓傳感器可以配合傳統(tǒng)的高壓互感器，取代傳統(tǒng)的電力變送器，方便模數(shù)轉(zhuǎn)換。

(5)指定頻率的傳統(tǒng)檢測元件.由于波型、響應(yīng)滯后等諸多因素的限制，新一代霍爾電流電壓傳感器、電流電壓傳感器和真正有效的分支無法適應(yīng)大功率變流技術(shù)的發(fā)展AC/DC轉(zhuǎn)換器組合成一個集成的變送器，已經(jīng)成為一個眾所周知的好的檢測模塊。

此外，電子和電力設(shè)備也變成了高頻.模塊化、組件化、智能化的發(fā)展，使設(shè)備設(shè)計師游刃有余，這將是電子電力技術(shù)史上劃時代的根本變化。