霍爾電流傳感器

一、霍爾效應

        霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器，霍爾效應是磁電效應的一種。霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對於圖一所示的半導體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的附加電場。電場的指向取決定於試樣的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續向側面偏移，當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側電荷的積累就達到平衡。

       圖一

二、兩種霍爾電流傳感器

1.開環式電流傳感器

                     圖三開環式電流傳感器原理圖

      當電流通過一根長導線時，在導線周圍將產生一磁場，這一磁場的大小與流過導線的電流成正比，它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上並使其有一信號輸出。這一信號經信號放大器放大後  直接輸出，一般的額定輸出標定爲4V。

2.閉環式（磁平衡式）霍爾傳感器原理圖

                                                               圖二

       圖二爲閉環式霍爾電流傳感器原理圖。在開環原理的基礎上，加入了磁平衡原理。即將前述霍爾器件的輸出電壓進行放大，再經過功率放大後，讓輸出電流通過次級補償線圈，使補償線圈產生的磁場和被測電流產生的磁場方向相反，從而補償原邊磁場，使霍爾輸出逐漸減小，這樣，當原次級磁場相等時，補償電流不再增大。最終達到一個動態平衡，平衡時霍爾器件處於零磁通狀態。

三、霍爾電流傳感器主要特性參數

1.偏移電流

      偏移電流也叫殘餘電流或剩餘電流，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。

2.線性度

      輸出信號（副邊電流IS）與輸入信號（原邊電流IP）在測量範圍內成正比的程度。

      （比如電流40A的時候輸出4V(或50mA),則在電流爲20A時,輸出應該爲2V(或25mA),這些都是理想值,實際輸出會有些偏差,偏差值和理想值的比值就是線性誤差,線性誤差絕對值越小,檢測精度就越高,電流互感器的線性度就是通過線性誤差來表示。）

3.精度

      電流傳感器的精度取決於標準額定電流。評定傳感器精度時還必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。