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关于电流检测的霍尔传感器选型和应用

更新日期:2020-10-10   浏览量:18

霍丽丽

                                             安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

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。

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。

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。

 

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。

 

3.2产品选型

3.2.1开口式开环霍尔电流传感器

表1

3.2.2闭口式开环霍尔电流传感器

表2

 

3.2.3闭环霍尔电流传感器

表3

3.2.4直流漏电流传感器

表4

4结论

       通过实验可知,与传统的霍尔传感器相比,HO-15-NP具有可测范围宽、线性度好、精度高、连接方便、低噪声等优点。采用HO-15-NP电流传感器对交直流电进行检测具有优越的性能。通过8、9、10和11、12、13端口的串联就能改变测量范围。其线性误差不会随着连线距离的变长而降低。其受温度的影响更小。特别适用于电动机这类影响因素多的场合。

 

【参考文献】

       [1]张健.霍尔传感器的应用浅析[J].计算机工程应用技术.2009(7):138.

       [2]宋苏臣、袁野.基于电流检测的霍尔传感器应用

       [3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2019.11版

 

作者简介:霍丽丽  女 现任职于安科瑞电气股份有限公司,主要从事隔离式安全栅研究发展

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