安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 

 

摘 要：電流檢測(cè)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)的霍爾傳感器的靈敏度比較低，受外界影響較大，由此應(yīng)用新型霍爾傳感器來彌補(bǔ)其功能缺陷，介紹了萊姆HO系列霍爾傳感器的多項(xiàng)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(cè)及其線性度方面的介紹。

 

關(guān)鍵詞：霍爾傳感器；電流檢測(cè)；線性度；分析

 

       電流檢測(cè)在機(jī)械的控制、保護(hù)、檢測(cè)、動(dòng)力管理等方面有著重要的應(yīng)用。例如：電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、變頻控制、電池荷電狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。但在電流測(cè)量中存在2個(gè)困難：1）測(cè)量?jī)x表不方便直接串入電路中；2）電流檢測(cè)電路與被測(cè)電路不能直接耦合，否則，會(huì)影響被測(cè)電路的直流工作點(diǎn)?；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(yōu)點(diǎn)，在電流監(jiān)測(cè)方面受到廣泛的青睞。特別是霍爾傳感器配合磁環(huán)的設(shè)計(jì)一直被廣泛地使用。但由于傳統(tǒng)的霍爾傳感器的靈敏度比較低，對(duì)于處理電路要求高，系統(tǒng)成本高。傳統(tǒng)的霍爾傳感器如果使用不當(dāng)，它的霍爾電壓UH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為非線性關(guān)系，且存在不平衡電壓，嚴(yán)重影響檢測(cè)系統(tǒng)的精度。基于霍爾效應(yīng)的萊姆HO系列霍爾傳感器，很大程度上提高了電流檢測(cè)的靈敏度，而且處理電路簡(jiǎn)單，安裝方便，線性度好，具有較高的準(zhǔn)確度。

       與傳統(tǒng)的開環(huán)霍爾傳感器相比而言，HO開環(huán)霍爾傳感器擁有的優(yōu)點(diǎn)包括：具有良好的線性度，靈敏度高；可編程的過流檢測(cè)功能；可編程響應(yīng)時(shí)間短（2到6us）；低零點(diǎn)和增益漂移；多種量程設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)稱為2.67到25A的電流測(cè)量；設(shè)計(jì)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(shè)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(lián)在需要進(jìn)行電流檢測(cè)的導(dǎo)線上，輸出端即可采集所測(cè)電流信號(hào)；如果所測(cè)電流過小，可以通過設(shè)置外部參考電壓。傳統(tǒng)的霍爾傳感器只能檢測(cè)特定范圍的電流信號(hào)，如果要檢測(cè)的電流更大或者更小的話就需要更換傳感器。對(duì)于傳統(tǒng)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(lián)來改變測(cè)量范圍。其串聯(lián)方式如下表所示。

圖1HO-15-NP電路連接圖

       實(shí)驗(yàn)從（0-5.0A）平均測(cè)得50組數(shù)據(jù)，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(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證其線性度非常高。

圖2電流與電壓的關(guān)系

       對(duì)于測(cè)量量程的變化，其誤差變化率會(huì)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(cè)電流可以快速地檢測(cè)出交直電流，單個(gè)傳感器可測(cè)多種范圍的電流，節(jié)約了備用器件成本。還可配合ODC功能來進(jìn)行過電流保護(hù)。

 

3.1產(chǎn)品介紹

       霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)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(yīng)時(shí)間快，電流測(cè)量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。適用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、電鍍、焊接應(yīng)用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號(hào)采集和反饋控制。

 

3.2產(chǎn)品選型

3.2.1開口式開環(huán)霍爾電流傳感器

表1

3.2.2閉口式開環(huán)霍爾電流傳感器

表2

 

3.2.3閉環(huán)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(shí)驗(yàn)可知，與傳統(tǒng)的霍爾傳感器相比，HO-15-NP具有可測(cè)范圍寬、線性度好、精度高、連接方便、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。采用HO-15-NP電流傳感器對(duì)交直流電進(jìn)行檢測(cè)具有*的性能。通過8、9、10和11、12、13端口的串聯(lián)就能改變測(cè)量范圍。其線性誤差不會(huì)隨著連線距離的變長(zhǎng)而降低。其受溫度的影響更小。特別適用于電動(dòng)機(jī)這類影響因素多的場(chǎng)合。

 

       [1]張健.霍爾傳感器的應(yīng)用淺析[J].計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù).2009（7）：138.

       [2]宋蘇臣、袁野.基于電流檢測(cè)的霍爾傳感器應(yīng)用

       [3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2019.11版