霍爾電流傳感器是根據霍爾原理制成的.它有兩種工作方式,即磁平衡式和直式.霍爾電流傳感器一般由原邊電路、聚磁環、霍爾器件、(次級線圈)和放大電路等組成.

1 直放式電流傳感器(開環式)

眾所周知,當電流通過一根長導線時,在導線周圍將產生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上并使其有一信號輸出.這一信號經信號放大器放大后直接輸出,一般的額定輸出標定為 4V.

2 磁平衡式電流傳感器(閉環式)

磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流 Ip 在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈,電流所產生的磁場進行補償, 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態。

磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當主回路有一電流通過時,在導線上產生的磁場被聚磁環聚集并感應到霍爾器件上, 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通,從而獲得一個補償電流 Is. 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ,該磁場與被測電流產生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場, 使霍爾器件的輸出逐漸減小.當與 IH 與匝數相乘 與“原邊電流與匝數相乘”所產生的磁場相等時, IH 不再增加,這時的霍爾器件起指示零磁通的作用, 此時可以通過IH 來平衡.被測電流的任何變化都會破壞這一平衡. 一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出.經功率放大后,立即就有相應的電流 IH 流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償.從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到 1μs,這是一個動態平衡的過程。

工作原理主要是霍爾效應原理.

一、以零磁通閉環產品原理為例:

1、當原邊導線經過電流傳感器時，原邊電流 IP 會產生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應電壓，通過后續電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊電流 IS，并存在以下關系式： IS* NS= IP*NP 其中，IS—副邊電流；IP—原邊電流；NP—原邊線圈匝數；NS—副邊線圈匝數；

NP/NS—匝數比，一般取 NP=1。

電流傳感器的輸出信號是副邊電流 IS，它與輸入信號（原邊電流 IP）成正比， IS 一般很小，只有 10~400mA。如果輸出電流經過測量電阻 RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號。

2、傳感器供電電壓 VA

VA 指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規定的范圍內。超過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，另外，傳感器的供電電壓 VA 又分為正極供電電壓 VA+和負極供電電壓 VA-。要注意單相供電的傳感器，其供電電壓 VAmin 是雙相供電電壓 VAmin 的 2 倍，所以其測量范圍要相供高于雙電的傳感器。

3、測量范圍 Ipmax

測量范圍指電流傳感器可測量的最大電流值，測量范圍一般高于標準額定值 IPN。二、電流傳感器主要特性參數1、標準額定值 IPN 和額定輸出電流 ISN

IPN 指電流傳感器所能測試的標準額定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN 的大小與傳感器產品的型號有關。 ISN 指電流傳感器額定輸出電流，一般為 10~400mA，當然根據某些型號具體可能會有所不同。

2、 偏移電流 ISO

偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運算放大器工作狀態不穩造成的。電流傳感器在生產時，在 25℃，IP=0 時的情況下，偏移電流已調至最小，但傳感器在離開生產線時，都會產生一定大小的偏移電流。產品技術文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。

3、 線性度

線性度決定了傳感器輸出信號（副邊電流 IS）與輸入信號（原邊電流 IP）在測量范圍內成正比的程度。

4、 溫度漂移

偏移電流 ISO 是在 25℃時計算出來的，當霍爾電極周邊環境溫度變化時，ISO 會產生變化。因此，考慮偏移電流 ISO 的最大變化是很重要的，其中，IOT 是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值。5、 過載電流傳感器的過載能力是指發生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電

流的持續時間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值，過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。

5、 精度

霍爾效應傳感器的精度取決于標準額定電流 IPN。在+25℃時，傳感器測量精度與原邊電流有一定影響，同時評定傳感器精度時還必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。