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在用于測量大電流的技術中，有兩種傳感器技術最常見。第一種技術是檢測承載電流的導體周圍的磁場。第二種技術是測量承載待測電流(和電荷)的電阻(經(jīng)常稱之為分流器)上的壓降。這個壓降遵循歐姆定律(V = I × R)。
用于大電流測量的器件通常稱為霍爾效應電流傳感器。這種傳感器內置有一個載流元件。當電流和外部磁場施加于該元件上時，元件兩側會呈現(xiàn)一個垂直于電流方向并垂直于外部磁場方向的壓差。普通金屬中的霍爾效應壓差值很小。值得注意的是，并不是所有測量載流導體周圍磁場的直流電流傳感器都是基于霍爾效應。下面會簡要介紹它們之間的區(qū)別。
大電流霍爾效應傳感器
為了做成一個帶霍爾效應器件的電流傳感器，需要用一個磁芯將導體電流周圍的磁場集中起來，同時這個磁芯中要開一個槽，用于容納實際的霍爾元件。尺寸相對較小的槽(相對于整個磁路長度而言)會形成一個接近均勻且垂直于霍爾元件平面的磁場。當霍爾元件獲得電流能量時，將產(chǎn)生一個正比于勵磁電流和磁芯磁場的電壓。這個霍爾電壓經(jīng)放大后從電流傳感器的輸出端輸出。
圖2：導體周圍磁場、線性開環(huán)霍爾效應傳感器和閉環(huán)傳感器示意圖。
由于載流導體和磁芯之間沒有電氣上的連接(耦合的只是磁場)，傳感器實際上是與待測電路隔離的。載流導體可能有很高的電壓，而霍爾效應電流傳感器的輸出可以安全地連接到接地電路，或連接到相對載流導體任意電位的電路，因此提供滿足最嚴格安全標準的間隙與爬電值也相對比較容易。
然而，這種線性傳感器也存在一些缺點。其中最不重要的缺點也許是霍爾效應傳感器要求恒定勵磁電流這個事實。另外，處理來自霍爾效應傳感器的信號的放大和調節(jié)電路通常要消耗顯著的能量。當然，這個能耗也許不那么顯著，要看具體的應用。盡管如此，用于連續(xù)測量電流的霍爾傳感器能耗也不能小至毫瓦級。
霍爾效應傳感器：漂移大，可用工作溫度范圍小
因為典型的線性傳感器輸出是按比例量測的(不僅取決于被測的磁場強度，而且取決于勵磁電流值)，勵磁電流的穩(wěn)定性將極大地影響待測電流幅度以及沒有電流流動時的零偏移。一般來說，后兩者都取決于供電電壓的穩(wěn)定和溫度變化(因為影響勵磁電流和霍爾電壓本身的霍爾傳感元件電阻取決于工作溫度)。
測量勵磁電流并在輸出中考慮該因素的傳感器變種是可能的。但它要求精密的外部元件和較大的處理電路。而且霍爾電壓是待測磁場的非線性函數(shù)，這進一步增加了傳感器的誤差。
因為在不同條件下會產(chǎn)生不同的誤差，大多數(shù)線性霍爾效應器件制造商會將總的誤差分解成許多單獨的分量。有時很難計算總的合成誤差。 |
