閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理閉環(huán)霍爾電流傳感器是用霍爾器件作為核心敏感元件,用于隔離檢測電流的模塊化產(chǎn)品,其工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱霍爾磁補償式,霍爾零磁通式),眾所周知,當(dāng)電流流過一根長的直導(dǎo)線時,在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場,磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流的大小成正比,這一磁場可以通過軟磁材料來聚集,然后用霍爾器件進(jìn)行檢測,由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線性關(guān)系。
霍爾電流傳感器對于霍爾輸出電壓VH的處理,人們設(shè)計了許多種電路,但總體來講可分為兩類:一類為開環(huán)(或稱直測式,直檢式)霍爾電流傳感器,另一類為閉環(huán)(或稱零磁通式,磁平衡式)霍爾電流傳感器。
針對霍爾傳感器的電路形式,人們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放大,得到所需要的信號電壓,由此電壓值來標(biāo)定原邊被測電流的大小,這種形式的霍爾傳感器通常稱為開環(huán)霍爾電流傳感器。
開環(huán)霍爾傳感器霍爾電流傳感器的優(yōu)點是電路形式簡單,成本相對較低,其缺點是精度和線性度較差,響應(yīng)時間較慢,溫度漂移較大,為克服開環(huán)傳感器的缺點,20世紀(jì)80年代末期,國外出現(xiàn)了閉環(huán)霍爾電流傳感器。
從閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理可知,零磁通是建立在副邊補償繞組產(chǎn)生的磁場可以抵消原邊導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場的前提下,那么,當(dāng)閉環(huán)式霍爾電流傳感器是不是任何情況下都可以維持這個零磁通呢。
顯然不是。
A,傳感器未供電的情霍爾電流傳感器況下,副邊補償繞組不產(chǎn)生電流,此時,閉環(huán)式霍爾電流傳感器相當(dāng)于一個開環(huán)式霍爾電流傳感器,只要原邊電流夠大,就會發(fā)生磁飽和。
B,正常供電,原邊電流過大,這是因為二次補償繞組可以產(chǎn)生的電流畢竟是有限度的,當(dāng)原邊電流產(chǎn)生的磁場大于副邊補償繞組能夠產(chǎn)生的最大磁場時,磁平衡被打破,磁芯中有磁場通過,原邊電流繼續(xù)加大時,磁芯中磁場也隨著增大,原邊電流足夠大時,閉環(huán)式霍爾電流傳感器進(jìn)入磁飽和狀態(tài)。
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