安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 

 

摘 要：電流檢測在各個領域的應用越來越廣泛，傳統的霍爾傳感器的靈敏度比較低，受外界影響較大，由此應用新型霍爾傳感器來彌補其功能缺陷，介紹了萊姆HO系列霍爾傳感器的多項功能，以HO-15-NP霍爾傳感器為例，著重介紹了霍爾傳感器在電流檢測及其線性度方面的介紹。

 

關鍵詞：霍爾傳感器；電流檢測；線性度；分析

 

       電流檢測在機械的控制、保護、檢測、動力管理等方面有著重要的應用。例如：電機驅動控制、變頻控制、電池荷電狀態監測等。但在電流測量中存在2個困難：1）測量儀表不方便直接串入電路中；2）電流檢測電路與被測電路不能直接耦合，否則，會影響被測電路的直流工作點?；魻杺鞲衅饔捎诰哂畜w積小、功耗低、噪聲小、隔離效果好等優點，在電流監測方面受到廣泛的青睞。特別是霍爾傳感器配合磁環的設計一直被廣泛地使用。但由于傳統的霍爾傳感器的靈敏度比較低，對于處理電路要求高，系統成本高。傳統的霍爾傳感器如果使用不當，它的霍爾電壓UH與磁感應強度B為非線性關系，且存在不平衡電壓，嚴重影響檢測系統的精度。基于霍爾效應的萊姆HO系列霍爾傳感器，很大程度上提高了電流檢測的靈敏度，而且處理電路簡單，安裝方便，線性度好，具有較高的準確度。

       與傳統的開環霍爾傳感器相比而言，HO開環霍爾傳感器擁有的優點包括：具有良好的線性度，靈敏度高；可編程的過流檢測功能；可編程響應時間短（2到6us）；低零點和增益漂移；多種量程設置，可實現標稱為2.67到25A的電流測量；設計者可以通過專用的端口將HO系列霍爾傳感器輸出參考電壓設置為0.5、1.5、1.65或2.5V；可PCB封裝。

 

       如下圖所示，是HO-15-NP電流傳感器的連接圖，通過輸入和輸出端口將傳感器串聯在需要進行電流檢測的導線上，輸出端即可采集所測電流信號；如果所測電流過小，可以通過設置外部參考電壓。傳統的霍爾傳感器只能檢測特定范圍的電流信號，如果要檢測的電流更大或者更小的話就需要更換傳感器。對于傳統霍爾傳感器的局限性，HO系列可通過8、9、10和11、12、13端的串聯來改變測量范圍。其串聯方式如下表所示。

圖1HO-15-NP電路連接圖

       實驗從（0-5.0A）平均測得50組數據，繪成曲線如下圖所示，選擇的萊姆HO-15-NP電流傳感器的輸出電壓和輸入電流成線性關系，實驗結果驗證其線性度非常高。

圖2電流與電壓的關系

       對于測量量程的變化，其誤差變化率會有微弱的變化，其線性誤差模擬如下圖所示。

 

圖3線性誤差

       總體來講，通過HO-15-NP電流傳感器來檢測電流可以快速地檢測出交直電流，單個傳感器可測多種范圍的電流，節約了備用器件成本。還可配合ODC功能來進行過電流保護。

 

3.1產品介紹

       霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。適用于電流監控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、焊接應用、變頻器，UPS伺服控制等系統電流信號采集和反饋控制。

 

3.2產品選型

3.2.1開口式開環霍爾電流傳感器

表1

3.2.2閉口式開環霍爾電流傳感器

表2

 

3.2.3閉環霍爾電流傳感器

表3

3.2.4直流漏電流傳感器

表4

       通過實驗可知，與傳統的霍爾傳感器相比，HO-15-NP具有可測范圍寬、線性度好、精度高、連接方便、低噪聲等優點。采用HO-15-NP電流傳感器對交直流電進行檢測具有*的性能。通過8、9、10和11、12、13端口的串聯就能改變測量范圍。其線性誤差不會隨著連線距離的變長而降低。其受溫度的影響更小。特別適用于電動機這類影響因素多的場合。

 

       [1]張健.霍爾傳感器的應用淺析[J].計算機工程應用技術.2009（7）：138.

       [2]宋蘇臣、袁野.基于電流檢測的霍爾傳感器應用

       [3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2019.11版