霍尔闭环电流传感器的原理

电流传感器是感受到被测电流信息的设备，小小的电源设备已经融合了越来越多的新技术。例如开关电源、硬开关、软开关、稳压、线性反馈稳压、磁放大器技术、数控调压、PWM、SPWM、电磁兼容等等。实际需求直接推动电源技术不断发展和进步，为了自动检测和显示电流，并在过流、过压等危险情况发生时具有自动保护功能和更高级的智能控制，具有传感检测、传感采样、传感保护的电源技术渐成趋势，检测电流或电压的传感器应运而生并在我国逐渐受到广大电源设计者的青睐。电流传感器，是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

电流传感器也称磁传感器，可以在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等，在我们生活中都用到很多磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针，家用电器等等。

在人类无数次企盼、无尽的憧憬中我们走入了21世纪。在这颗美丽富饶的星球上，人类为谋求生存和发展，用自己的勤劳、智慧建立了一座座人类文明的丰碑。但是，当人类陶醉于自己创造的辉煌成就时，我们的家园已笼罩上了阴影。

汽车作为生活中的一个高能耗产品，每天产生大量的二氧化碳。电动汽车的问世解决了普通燃油汽车高能耗的问题，充电桩是电动汽车外围最主要的设备，为电动汽车提供源源不断的电力，电流传感器是电动汽车充电桩中最主要的核心检测原件，保证充电桩为电动汽车输送的电量得到精确计量。

2、电流传感器的原理

1)霍尔闭环电流传感器的原理

霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。

2)霍尔原理传感器的特点

霍尔传感器不论是开环还是闭环原理，基本的性能区别不大，基本的优点在于：A响应时间速度快，B温漂低，C测量精度高，D过载能力强，E测量频带宽，F抗干扰能力强

3、电流传感器的基本参数

国内做霍尔电流传感器的厂家众多，在原理上是没有区别的，只是在元器件的选择、，生产工艺，产品生产的过程控制等方面存在差异，我们以充电桩行业中常用的电流传感器JCE308-TS7产品为例，经过中国航天513研究所测试，并通过航天所的认证，基本技术参数如下：

主要技术参数 ：

型号： JCE308-TS7

额定测量电流IPN： 300A

测量范围IP： 0~±500 A

额定测量输出IM： 150mA

电源电压(±5%)： ±12V~±15V

转换比例KN： 1:2000

电流消耗IC： ≤28(@±12 V )+ IS mA(输出测量电流)

精度X： —准确度 XG(@ VPN,TA=+25℃)： ±0.6%

—非线性度εL(@ VPN，TA=+25℃)： <0.1%

—零点偏移电流 IO： ≤±0.15mA(@+25℃)

—零点温度偏移 IOT： ≤±0. 44mA(@-10℃~+70℃)

—响应时间 tr (@90% of VP max)： ≤1us

—工作频率 f： DC-100KHz

耐压Vd： 一次侧回路对二次侧回路之间耐压： 6kV/50Hz/1min

工作温度TA： -40?C~+85?C

储存温度TS： -40?C ~+85?C

副边内阻RS： 21Ω(TA=70℃)

4、电流传感器的应用方式

充电桩目前有交流充电桩和直流充电桩两种。

而交流充电桩输出的是AC200V，由充电桩为电动汽车车载充电机供电进行充电。对进线端的三相电流进行监测。

直流充电桩由整流柜和直流充电桩组成，其中直流充电桩输出的电压一般为DC400V，可直接为电动车电池充电。电流传感器对充电桩进线端三相电流进行检测(大多数)，另外在整流柜的输出端，也就是在放电一端在进行监测。如下图：电流传感器使用方式

5、在选择电流传感器时需要注意的问题

1)、选择传感器时注意产品的使用环境温度，工业级的不能满足基本要求，必须是-40°C——85°C;

2)、对于海拔的要求在3500米以上;

3)、选择传感器时量程可以适当的稍大些，留些产品过载的余地，注意，闭环电流传感器不可以长时间的过载测量;

4)、对于端子的选择应尽可能的使用铁路专用的抗震型端子，避免在变频器运输途中或者作业情况下无法承受强震而脱落;

5)、不要让传感器在潮湿条件下使用，避免产品由于结露、潮湿造成无法正常工作;

AC零磁通方式(绕组检测型)电流传感器的测量原理

AC零磁通方式通过电流变压器(绕组检测型)改善了CT方式的低频带特性。

测量原理：

● 为了消除流过测量导体(初级侧)的交流电流所引起的磁芯内部产生的磁通量Φ，流过与次级侧的反馈绕组的匝数比相应的次级电流。

● 低频带的磁通量消除不完，会残留磁通量

● 利用检测绕组检测此消除不完的磁通量，流过次级电流以通过AMP回路消除磁通量Φ

● 此次级电流流过分流电阻，在分流电阻两端产生电压

● 此电压是与流过测量导体的电流成比例的输出

与其他方式相比的特点：

● 因为是消除磁芯内部磁通量的负反馈操作，因此不受磁芯的B-H特性的影响，线性度优秀

● 在低频相位误差也很小，因此适合功率测量

● 工作磁通量电平小，因此插入阻抗低

● 在高频带作为CT工作，从而达到宽频

● 利用绕组进行检测，因此仅限测量交流电流，无法测量直流电流