霍爾電流傳感器的概念和原理

     霍爾原理電流傳感器是基于霍爾磁平衡原理（閉環）和霍爾直測式（開環）兩種基本原理。AIC是“特制集成電路”的英文縮寫，它是八十年代末迅速發展起來的一項高技術產品。從設計思想、研制手段，直到測試方法，使與傳統的通用集成電路有質的區別，是將超大規模集成電路的工藝技術、計算機輔助設計、自動測試技術三者結合的豐碩成果。應用在變送器上，即為變送器專用厚膜電路。ASIC電路的變送器把變送器的轉換電路和輸出電路全部集成到一塊定制的芯片上，大大減少了元器件的數量，整個變送器僅有CT、PT、電源、大電容、ASIC芯片等少數幾個器件，從而可大大提高整個變送器的可靠性和長期穩定性。

工作原理

     開環電流傳感器的原理：原邊電流IP產生的磁通被高品質磁芯聚集在磁路中，霍爾元件固定在很小的氣隙中，對磁通進行線性檢測，霍爾器件輸出的霍爾電壓經過特殊電路處理后，副邊輸出與原邊波形一致的跟隨輸出電壓，此電壓能夠準確反映原邊電流的變化。

     霍爾電流傳感器可以測量各種類型的電流，從直流電到幾十千赫茲的交流電，其所依據的工作原理主要是霍爾效應。當原邊導線經過電流傳感器時，①原邊電流IP會產生磁力線，②原邊磁力線集中在磁芯周圍，③內置在磁芯氣隙中的霍爾電極可產生和原邊磁力線成正比的大小僅幾毫伏的電壓，④電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊電流IS，⑤并存在以下關系式：

    (1)其中，IS—副邊電流；

                  IP—原邊電流；

                  NP—原邊線圈匝數；

                  NS—副邊線圈匝數；

                  NP/NS—匝數比，一般取NP=1。

     電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS，它與輸入信號（原邊電流IP）成正比，IS一般很小，只有100~400mA。如果輸出電流經過測量電阻RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號。

     特性參數：標準額定值IPN和額定輸出電流ISN，IPN指電流傳感器所能測試的標準額定值，，IPN的大小與傳感器產品的型號有關。ISN指電流傳感器額定輸出電流，一般為100~400mA，某些型號可能會有所不同。

     傳感器供電電壓VA：VA指電流傳感器的供電電壓，它在傳感器所規定的范圍內。超過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，另外，傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負極供電電壓VA-。

     過載：電流傳感器發生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電流的持續時間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值，過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。

      精度：霍爾效應傳感器的精度取決于標準額定電流IPN。在+25℃時，傳感器測量精度受原邊電流影響的曲線如圖3所示，使用下面公式可計算出精度：(3)其中，K=NS/NP。計算精度時需要考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。

      偏移電流ISO：偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運算放大器工作狀態不穩造成的。電流傳感器在生產時，在25℃，IP=0時的情況下，偏移電流已調至較小，但傳感器在離開生產線時，都會產生一定大小的偏移電流。產品技術文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。

     線性度：線性度決定了傳感器輸出信號與輸入信號在測量范圍內成正比的程度，ABB公司的電流傳感器線性度要優于0.1%。