霍爾電流傳感器測(cè)量電參數(shù)的原理

　　霍爾檢測(cè)技術(shù)可以戰(zhàn)勝變壓器的這些缺點(diǎn)，測(cè)量從DC到數(shù)百千赫的各種形狀的交流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)和二次側(cè)的無(wú)失真?zhèn)鬏?，同時(shí)實(shí)現(xiàn)主電路回路和電機(jī)控制電路的隔離，霍爾電流傳感器的輸出可以直接與單片機(jī)連接。

　　因此，霍爾電流傳感器已廣泛應(yīng)用于微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)和智能儀表中，是替代變壓器的新一代產(chǎn)品。本文利用霍爾電流傳感器測(cè)量電氣參數(shù)，特別是高壓大電流參數(shù)。

　　電流測(cè)量采用磁平衡霍爾電流傳感器，可測(cè)量從DC到100千赫的交流電流。在自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測(cè)量和顯示相關(guān)的電氣參數(shù)。目前，大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)仍然使用變壓器型電壓和電流互感器。由于變壓器的非理想性，比率和相位測(cè)量存在較大偏差，往往需要通過(guò)硬件或軟件進(jìn)行補(bǔ)償，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

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　　向長(zhǎng)度為L(zhǎng)、寬度為S、厚度為D的N型半導(dǎo)體芯片施加垂直于半導(dǎo)體芯片平面方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)。如果在長(zhǎng)度方向上施加電流Ic，移動(dòng)電荷將受到洛倫茲力的作用，正負(fù)電荷將分別在垂直于磁場(chǎng)和電流的方向上向?qū)w兩端移動(dòng)，導(dǎo)體兩端將形成穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)UH，即為霍爾電動(dòng)勢(shì)(或霍爾電壓)，即霍爾電壓的大小UH=RIB/d=KHICB，其中r為霍爾常數(shù);是KH霍爾元件的產(chǎn)品靈敏度。

　　根據(jù)霍爾電壓公式，對(duì)于一個(gè)成型的霍爾電流傳感器，產(chǎn)品靈敏度KH是一個(gè)恒定值，那么UH∝ICB，只要通過(guò)測(cè)量電路測(cè)量出UH的大小，B和IC兩個(gè)參數(shù)中的一個(gè)已知，另一個(gè)就可以找到，所以任何可以轉(zhuǎn)化為B或J的未知量都可以通過(guò)霍爾元件測(cè)量，任何可以轉(zhuǎn)化為B和I的乘積的未知量也可以測(cè)量?；魻栯娏鱾鞲衅麟妳?shù)的測(cè)量就是基于這個(gè)原理。

　　如果控制電流IC恒定，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與被測(cè)電流成正比，可以做成霍爾電流傳感器測(cè)量電流;如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒定，ic與被測(cè)電壓成正比，可以做成電壓傳感器來(lái)測(cè)量電壓，交流的功率因數(shù)、電功率和頻率可以通過(guò)霍爾電壓和電流傳感器來(lái)測(cè)量。

　　根據(jù)UH=KICB，如果IC為DC，產(chǎn)生磁場(chǎng)B的電流IO為交流，UH為交流;如果IO也是DC，輸出也是DC。當(dāng)集成電路為交流，輸入輸出為DC時(shí)，輸出交流與集成電路頻率相同，幅值與測(cè)量的DC輸入輸出成正比。因此，霍爾電流傳感器可以用來(lái)測(cè)量直流電流和交流電流。