霍爾電流傳感器測量電參數(shù)的原理

　　霍爾檢測技術(shù)可以戰(zhàn)勝變壓器的這些缺點，測量從DC到數(shù)百千赫的各種形狀的交流信號，實現(xiàn)一次側(cè)和二次側(cè)的無失真?zhèn)鬏敚瑫r實現(xiàn)主電路回路和電機控制電路的隔離，霍爾電流傳感器的輸出可以直接與單片機連接。

　　因此，霍爾電流傳感器已廣泛應(yīng)用于微機測控系統(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量電氣參數(shù)，特別是高壓大電流參數(shù)。

　　電流測量采用磁平衡霍爾電流傳感器，可測量從DC到100千赫的交流電流。在自動測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測量和顯示相關(guān)的電氣參數(shù)。目前，大多數(shù)測量系統(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，比率和相位測量存在較大偏差，往往需要通過硬件或軟件進(jìn)行補償，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

? ? ? ?

　　向長度為L、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)強度為B的磁場。如果在長度方向上施加電流Ic，移動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和電流的方向上向?qū)w兩端移動，導(dǎo)體兩端將形成穩(wěn)定的電動勢UH，即為霍爾電動勢(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，對于一個成型的霍爾電流傳感器，產(chǎn)品靈敏度KH是一個恒定值，那么UH∝ICB，只要通過測量電路測量出UH的大小，B和IC兩個參數(shù)中的一個已知，另一個就可以找到，所以任何可以轉(zhuǎn)化為B或J的未知量都可以通過霍爾元件測量，任何可以轉(zhuǎn)化為B和I的乘積的未知量也可以測量?；魻栯娏鱾鞲衅麟妳?shù)的測量就是基于這個原理。

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

　　根據(jù)UH=KICB，如果IC為DC，產(chǎn)生磁場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，輸出交流與集成電路頻率相同，幅值與測量的DC輸入輸出成正比。因此，霍爾電流傳感器可以用來測量直流電流和交流電流。