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乐乐的电气知识储备库|关于电流检测的霍尔传感器选型和应用


北京联盟_本文原题：关于电流检测的霍尔传感器选型和应用
安科瑞 高佳乐
摘 要：电流检测在各个领域的应用越来越广泛 ， 传统的霍尔传感器的灵敏度比较低 ， 受外界影响较大 ， 由此应用新型霍尔传感器来弥补其功能缺陷 ， 介绍了莱姆HO系列霍尔传感器的多项功能 ， 以HO-15-NP霍尔传感器为例 ， 着重介绍了霍尔传感器在电流检测及其线性度方面的介绍 。
关键词：霍尔传感器；电流检测；线性度；分析
0引言
电流检测在机械的控制、保护、检测、动力管理等方面有着重要的应用 。 例如：电机驱动控制、变频控制、电池荷电状态监测等 。 但在电流测量中存在2个困难：1）测量仪表不方便直接串入电路中；2）电流检测电路与被测电路不能直接耦合 ， 否则 ， 会影响被测电路的直流工作点 。 霍尔传感器由于具有体积小、功耗低、噪声小、隔离效果好等优点 ， 在电流监测方面受到广泛的青睐 。 特别是霍尔传感器配合磁环的设计一直被广泛地使用 。 但由于传统的霍尔传感器的灵敏度比较低 ， 对于处理电路要求高 ， 系统成本高 。 传统的霍尔传感器如果使用不当 ， 它的霍尔电压UH与磁感应强度B为非线性关系 ， 且存在不平衡电压 ， 严重影响检测系统的精度 。 基于霍尔效应的莱姆HO系列霍尔传感器 ， 很大程度上提高了电流检测的灵敏度 ， 而且处理电路简单 ， 安装方便 ， 线性度好 ， 具有较高的准确度 。
1 HO系列霍尔传感器的功能介绍
与传统的开环霍尔传感器相比而言 ， HO开环霍尔传感器拥有的优点包括：具有良好的线性度 ， 灵敏度高；可编程的过流检测功能；可编程响应时间短（2到6us）；低零点和增益漂移；多种量程设置 ， 可实现标称为2.67到25A的电流测量；设计者可以通过专用的端口将HO系列霍尔传感器输出参考电压设置为0.5、1.5、1.65或2.5V；可PCB封装 。
2 HO系列霍尔传感器的电流检测功能分析
如下图所示 ， 是HO-15-NP电流传感器的连接图 ， 通过输入和输出端口将传感器串联在需要进行电流检测的导线上 ， 输出端即可采集所测电流信号；如果所测电流过小 ， 可以通过设置外部参考电压 。 传统的霍尔传感器只能检测特定范围的电流信号 ， 如果要检测的电流更大或者更小的话就需要更换传感器 。 对于传统霍尔传感器的局限性 ， HO系列可通过8、9、10和11、12、13端的串联来改变测量范围 。 其串联方式如下表所示 。
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本文插图

图1HO-15-NP电路连接图
实验从（0-5.0A）平均测得50组数据 ， 绘成曲线如下图所示 ， 选择的莱姆HO-15-NP电流传感器的输出电压和输入电流成线性关系 ， 实验结果验证其线性度非常高 。
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乐乐的电气知识储备库|关于电流检测的霍尔传感器选型和应用
本文插图

图2电流与电压的关系
对于测量量程的变化 ， 其误差变化率会有微弱的变化 ， 其线性误差模拟如下图所示 。
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本文插图

图3线性误差
总体来讲 ， 通过HO-15-NP电流传感器来检测电流可以快速地检测出交直电流 ， 单个传感器可测多种范围的电流 ， 节约了备用器件成本 。 还可配合ODC功能来进行过电流保护 。
3安科瑞霍尔传感器产品选型
3.1产品介绍
霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换 ， 通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受 ， 响应时间快 ， 电流测量范围宽精度高 ， 过载能力强 ， 线性好 ， 抗干扰能力强 。 适用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器 ， UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制 。


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