閉環霍爾電流是利用霍爾器件為(wei) 核心敏感元件用於(yu) 隔離檢測電流的模塊化產(chan) 品,它的工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱霍爾磁補償(chang) 式、霍爾零磁通式)。眾(zhong) 所周知,當電流流過一根的直導線時,在導線周圍產(chan) 生磁場,磁場的大小與(yu) 流過導線的電流大小成正比,這一磁場可以通過軟磁材料來聚集,然後用霍爾器件進行檢測,由於(yu) 磁場的變化與(yu) 霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線形關(guan) 係,因此可利用霍爾器件的測得的輸出信號,直接反應出導線中的電流大小,即:
I ∝ B ∝ VH (2)
式中:I為(wei) 通過導線中的電流;B為(wei) 導線通電流後產(chan) 生的磁感應強度;VH為(wei) 霍爾器件在磁場B中產(chan) 生的霍爾電壓。當選擇適當的比例係數,上述關(guan) 係可以表示為(wei) 等式。對於(yu) 霍爾輸出電壓信號VH的處理,人們(men) 設計了許多種電路,但總體(ti) 來講可分為(wei) 兩(liang) 類,一類為(wei) 開環(或稱直測式、直檢式)霍爾電流傳(chuan) 感器;另一類為(wei) 閉環(或稱零磁通式、磁平衡式)霍爾電流傳(chuan) 感器。
針對霍爾傳(chuan) 感器的電路形式而言,人們(men) 最容易想到的是將霍爾元件的輸出電壓用運算放大器直接信號放大,得到所需要的信號電壓,由此電壓值來標定原邊被測電流大小,這種形式的霍爾傳(chuan) 感器通常稱為(wei) 開環霍爾電流傳(chuan) 感器。開環霍爾傳(chuan) 感器的優(you) 點是電路形式簡單、成本相對較低;其缺點是精度、線性度較差;響應時間較慢;溫度漂移較大。為(wei) 了克服開環傳(chuan) 感器存在的不足,八十年代末期,國外出現了閉環霍爾電流傳(chuan) 感器。1989年,北京七O一廠引進國外技術在國內(nei) 率先開展閉環霍爾電流傳(chuan) 感器的研製、生產(chan) 。經過十幾年的努力,這種傳(chuan) 感器在國內(nei) 逐漸為(wei) 廣大用戶了解和應用。
閉環霍爾電流傳(chuan) 感器的工作原理是磁平衡式的,即原邊電流(IN)所產(chan) 生的磁場,通過一個(ge) 副邊線圈的電流(IM)所產(chan) 生的磁場進行補償(chang) ,使霍爾器件始終處於(yu) 檢測零磁通的工作狀態。當原副邊補償(chang) 電流產(chan) 生的磁場在磁芯中達到平衡時,即有如下等式:
N×IN= n×IM (3)
式中:IN為(wei) 原邊電流;N為(wei) 原邊線圈的匝數;IM為(wei) 副邊補償(chang) 電流;n為(wei) 副邊線圈的匝數。
由上式看出,當已知傳(chuan) 感器原邊和副邊線圈匝
數時,通過測量副邊補償(chang) 電流IM的大小,即可推算出原邊電流IN的值,從(cong) 而實現了原邊電流的隔離測量。