霍尔电流传感器磁饱和原理

本文摘要：霍尔电流传感器还包括开环式和闭环式两种。1、开环式霍尔电流传感器也称之为直放式霍尔电流传感器，其工作原理如下图：当原边电流IP流到一根宽导线时，在环形磁芯中产生一磁场，这一磁场的大小与流到导线的电流成正比，产生的磁场挤满在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件展开测量并缩放输入，其输入电压VS按比例的体现原边电流IP。由于环形磁芯中的磁感应强度与原边电流成正比，只要原边电流充足大，环形磁芯必定饱和状态。

霍尔电流传感器还包括开环式和闭环式两种。1、开环式霍尔电流传感器也称之为直放式霍尔电流传感器，其工作原理如下图：当原边电流IP流到一根宽导线时，在环形磁芯中产生一磁场，这一磁场的大小与流到导线的电流成正比，产生的磁场挤满在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件展开测量并缩放输入，其输入电压VS按比例的体现原边电流IP。由于环形磁芯中的磁感应强度与原边电流成正比，只要原边电流充足大，环形磁芯必定饱和状态。

2、闭环式霍尔电流传感器也称之为零磁通互感器或磁均衡电流传感器，其工作原理如下图：原边电流Ip在磁芯中所产生的磁场通过副边补偿线圈电流所产生的磁场展开补偿，从而使霍尔器件正处于检测零磁通的工作状态，其补偿电流Is按比例的体现原边电流Ip。明确工作过程为：当主电路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁芯挤满并感应器到霍尔器件上，所产生的信号输入用作驱动功率管并使其导通，从而取得一个补偿电流Is。这一电流再行通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好忽略，因而补偿了原本的磁场，使霍尔器件的输入渐渐增大。

当与Ip与匝数相加所产生的磁场大于时，Is仍然减少，这时的霍尔器件起着命令零磁通的起到，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，均衡受到破坏，霍尔器件有信号输入，即反复上述过程新的超过均衡。被测电流的任何变化都会毁坏这一均衡。

一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输入。经功率放大后，立刻就有适当的电流流到次级绕组以对流失的磁场展开补偿。从磁场流失到再度均衡，所需的时间理论上将近1μs，这是一个动态平衡的过程。

因此，从宏观上看，次级的补偿电流福匝数在任何时间都与初级被测电流的福匝数大于。闭环式霍尔电流传感器长时间工作时，其一次绕组和二次绕组的磁通相互抵销，超过磁均衡，磁芯中的实际磁通为零。

但是，这只是理想情况。实际的传感器，由电子电路包含的二次绕组的输入电流能力总是受限的，当一次短路时，若二次输入有限，实际输入电流比理论电流小，磁均衡被超越，只要一次电流之后减小，铁芯就不会饱和状态。不论是哪种霍尔电流传感器，磁芯再次发生磁饱和状态后，有可能造成剩磁，而霍尔传感器的输入与磁芯的磁通有关，因此，磁饱和状态后的霍尔电流传感器，在一次没输出的情况下，也不会有一定直流信号的输入。

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