闭环霍尔电流传感器的工作原理介绍

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1、霍尔电流传感器原理图模块名称：闭环霍尔电流传感器模块参数：测量频率：0～100KHz测量范围：1A～40,000A精度：0.2%～1%相应时间：<1uS线性度：0.1%无测量插入损耗测量AC,DC及脉冲电流原边电流与副边输出信号高度隔离模块原理图：工作原理：被测电流In流过导体产生的磁场，由通过霍尔元件输出信号控制的补偿电流Im流过次级线圈产生的磁场补偿，当原边与副边的磁场达到平衡时，其补偿电流Im即可精确反映原边电流In值。闭环霍尔电流传感器的工作原理介绍·　　闭环霍尔电流传感器是利用霍尔器件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式的。当电流流过一根长的直导线

2、时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线形关系，因此可利用霍尔器件的测得的输出信号，直接反应出导线中的电流大小：I∝B∝VH（2）式中：B为导线通电流后产生的磁感应强度；I为通过导线中的电流；VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压。当选择适当的比例系数，上述关系可以表示为等式。对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类，一类为开环霍尔电流传感器；另一类为闭环霍尔电流传感器。　　闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的，即原边电流（IN）

3、所产生的磁场，通过一个副边线圈的电流（IM）所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时：N×IN=n×IM（3）式中：N为原边线圈的匝数；IN为原边电流；n为副边线圈的匝数;IM为副边补偿电流。　　由上式看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流IM的大小，即可推算出原边电流IN的值，从而实现了原边电流的隔离测量。　　针对霍尔传感器的电路形式而言，人们最容易想到的是将霍尔元件的输出电压用运算放大器直接信号放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边被测电流大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器

4、。开环霍尔传感器的优点是电路形式简单、成本相对较低；其缺点是精度、线性度较差；响应时间较慢；温度漂移较大。为了克服开环传感器存在的不足，八十年代末期，国外出现了闭环霍尔电流传感器。如何提高接触器设计及使用的可靠性　　传统交流接触器应该是一种很可靠的电器，但使用中也常发生线圈烧坏、触头粘接、铁芯发响。本文针对国内使用已达到IEC标准的产品，出现不能可靠工作，进行了分析，并提出了用扩大线圈工作电压范围的方法，设计高可靠的交流接触器，并简介其设计要点。关键词宽电压工作高可靠接触器传统接触器在使用中常发生线圈烧坏、触头粘接、铁芯发响(三大顽症)。产生的原因有产品本身的原因，也有使用及电网供电方面的原

5、因。如何提高传统接触器的设计制造水平，满足在电网电压变化范围较大时，仍能可靠工作是本文论述的目的。为了设计并制造高质量的接触器，首先必须弄清楚传统接触器产生三大故障的原因及其解决的途径。　　1.铁芯发响：　　究其原因，是交流电磁铁在电流过零时，吸力减少到小于反力时，铁芯吸合不牢，当铁芯极面不平时，就会产生噪声，这就是铁芯发响。在制造厂发响的铁芯是不会出厂的，尽管标准规定距离1m处，噪声不得超过40分贝，但出厂的标准往往是靠人工手感来判定，超过“微麻”就判不合格，目前用手感测铁芯是否合格，应该说是较严的。当然不是一个科学的标准，但是在生产车间环境噪声较高，使用分贝仪测试鉴别的方法也有不便。当手

6、感出现分岐时，有事先存放的样品作为判据。在生产厂减少噪声的方法，将铁芯铆牢、磨平，达到要求即可。在使用中，出现噪声而停止使用的情况大致有：　　1)极面有污垢物(如铁芯生锈、油污垢);　　2)分磁环断;　　3)有异物落在极面上(如细小固态颗粒)它们都会使铁芯产生较强的噪声。　　2.线圈烧坏的原因较多：　　2.1设计裕度不够：　　2.1.1漆包线的选用不当：为了降低成本，选用耐温130℃以下的漆包线。甚至选用油性漆包线。　　2.1.2线圈温升：设计一般要求60K以下，高强度聚脂漆包线的耐热一般选用155℃，有的设计人员为了降低成本减少线圈匝数，提高线圈温升至70K～80K有的甚至达到90K，使线

7、圈漆包线长期处在高温下工作，降低了线圈绝缘强度。　　2.1.3吸力、反力配合不完好：电压低时，吸合困难，动作时间长，线圈承受起动大电流的时间增加，更加使线圈发热电阻增大，又驱使吸力更明显欠缺，吸合更加困难，直至不能吸合。线圈在空心电抗下工作，线圈电流大很快会烧坏。　　2.1.4产品工作电压范围不够宽，电压低于85%可能出现热态不能吸合，电压高于110%时，线圈过热烧坏。　　2.2生产过程中控制不严或失控：