經(jīng)過不斷的積極探索和改進(jìn)，航智的2020年新品—HIT系列霍爾替代型電流傳感器（磁通門原理）整裝完畢，全面上線。

 

市場上電流傳感器有多種類型，如霍爾傳感器、電子式互感器等。目前電流傳感器多是以電磁耦合為基本工作原理的，采用霍爾元件為核心的檢測原理，而我司推出的霍爾替代型磁通門電流傳感器以磁通門技術(shù)為基本原理，加上閉環(huán)控制在電子電路中的應(yīng)用，其測量精度遠(yuǎn)高于霍爾電流傳感器。

 

以下從原理和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面對航智HIT系列霍爾替代型電流傳感器（磁通門原理）和霍爾電流傳感器進(jìn)行分析。

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霍爾電流傳感器

霍爾電流傳感器分為開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器。

開環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理

開環(huán)式霍爾電流傳感器也稱直放式霍爾電流傳感器、直檢式霍爾電流傳感器。

    

 

如上圖，開環(huán)式霍爾電流傳感器由磁芯、霍爾元件和放大電路構(gòu)成。磁芯有一開口氣隙，霍爾元件放置于氣隙處。當(dāng)原邊導(dǎo)體流過電流時(shí)，在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場強(qiáng)度與電流大小成正比的磁場，磁芯將磁力線集聚至氣隙處，霍爾元件輸出與氣隙處磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的電壓信號，放大電路將該信號放大輸出，該類傳感器通常輸出±10V左右的電壓信號，也有部分傳感器為了增強(qiáng)電磁兼容性，變換為電流信號輸出。

閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理

閉環(huán)式霍爾電流傳感器也稱零磁通霍爾電流傳感器、零磁通互感器、磁平衡式霍爾電流傳感器。

  

如上圖所示，閉環(huán)式霍爾電流傳感器包括磁芯、霍爾元件、放大電路和副邊補(bǔ)償繞組。與開環(huán)式霍爾電流傳感器相比，閉環(huán)式霍爾電流傳感器多了副邊補(bǔ)償繞組，正是副邊補(bǔ)償繞組，將閉環(huán)式霍爾電流傳感器的性能進(jìn)行了大幅度提升。放大電路接受霍爾元件的輸出，并放大為電流信號提供給副邊補(bǔ)償繞組，副邊補(bǔ)償繞組在磁芯中產(chǎn)生的磁場與原邊電流產(chǎn)生的磁場在氣隙處大小相等，方向相反，抵消原邊磁場，形成負(fù)反饋閉環(huán)控制電路。若副邊電流過小，產(chǎn)生的磁場不足以抵消原邊磁場，放大電路將輸出更大的電流，反之，放大電路輸出電流減小，從而維持氣隙處的磁場平衡。

若原邊電流發(fā)生變化，氣隙處磁場平衡被破壞，負(fù)反饋閉環(huán)控制電路同樣會(huì)調(diào)節(jié)副邊輸出電路，使磁場重新達(dá)到平衡。宏觀上講，氣隙處將一直維持零磁通，保持磁平衡，這也是零磁通互感器及磁平衡霍爾電流傳感器名稱的來由。

HIT系列霍爾替代型電流傳感器

HIT系列霍爾替代型電流傳感器是磁通門原理電流傳感器，磁通門電流傳感器是利用被測磁場中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測量弱磁場的。這種物理現(xiàn)象對被測環(huán)境磁場來說好像是一道“門”，通過這道“門”，相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。利用這種現(xiàn)象來測量電流所產(chǎn)生的磁場，從而間接的達(dá)到測量電流的目的。

  

 

電流傳感器的系統(tǒng)如上圖所示。電流所產(chǎn)生的磁場在磁通門探頭內(nèi)經(jīng)激勵(lì)信號調(diào)制后，通過峰值檢波和積分濾波電路產(chǎn)生有用的電壓信號，然后經(jīng)過反饋，使電流傳感器工作在零磁通狀態(tài)。

當(dāng)磁通門式電流傳感器工作時(shí)，激勵(lì)線圈中加載一固定頻率、固定波形的交變電流進(jìn)行激勵(lì)，使磁芯往復(fù)磁化達(dá)到飽和。在不存在外在電流所產(chǎn)生的被測磁場時(shí)，檢測線圈輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢只含有激勵(lì)波形的奇次諧波，波形正負(fù)上下對稱。當(dāng)存在直流外在被測磁場時(shí)，磁芯中同時(shí)存在直流磁場和激勵(lì)交變磁場，直流被測磁場在前半周期內(nèi)促使激勵(lì)場使磁芯提前達(dá)到飽和，而在另外半個(gè)周期內(nèi)使磁芯延遲飽和。因此，造成激勵(lì)周期內(nèi)正負(fù)半周不對稱，從而使輸出電壓曲線中出現(xiàn)振幅差。該振幅差與被測電流所產(chǎn)生的磁場成正比，因此可以利用振幅差來檢測磁環(huán)中所通過的電流。

磁通門電流傳感器與霍爾電流傳感器的主要區(qū)別

帶寬區(qū)別：微觀上講，磁通門測量磁場的門始終處在零磁通附近變化，加之多閉環(huán)控制電路，磁場變化幅度非常小，變化的頻率可以更快，因此，磁通門電流傳感器具有很快的響應(yīng)時(shí)間。實(shí)際的磁通門電流傳感器帶寬通?？梢赃_(dá)到500kHz以上。而開環(huán)式霍爾電流傳感器的帶寬通常較窄，在3kHz左右。閉環(huán)霍爾電流傳感器也只能達(dá)到100kHz。

精度區(qū)別：開環(huán)式霍爾電流傳感器副邊輸出與磁芯氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，而磁芯由高導(dǎo)磁材料制作而成，非線性和磁滯效應(yīng)是所有高導(dǎo)磁材料的固有特點(diǎn)，因此，開環(huán)式霍爾電流傳感器一般線性度較差，且原邊信號在上升和下降過程中副邊輸出會(huì)有不同。開環(huán)式霍爾電流傳感器精度通常低于1%。閉環(huán)式霍爾電流傳感器由于工作在零磁通狀態(tài)，磁芯的非線性及磁滯效應(yīng)不對輸出造成影響，可以獲得較好的線性度和較高的精度。閉環(huán)式霍爾電流傳感器精度最高可達(dá)0.2%。而航智推出的霍爾替代型磁通門電流傳感器，采用我司自主知識產(chǎn)權(quán)的三大核心關(guān)鍵技術(shù)可以達(dá)到0.05%的精度。

零漂溫漂及抗干擾能力區(qū)別：在測量磁場的各種元器件中，霍爾元件不夠敏感，而且由于霍爾器件的安裝位置是在磁芯氣隙中，需要斷開磁芯，因而靈敏度和解析度更大大降低，導(dǎo)致零漂和溫漂比較大，抗干擾能力比較差。而航智推出的霍爾替代型磁通門電流傳感器，采用完整的磁芯結(jié)構(gòu)，不存在磁芯的切口，無氣隙，因而抗干擾能力強(qiáng)，其敏感性也遠(yuǎn)高于霍爾效應(yīng)，有極低的零漂和溫漂。

HIT系列霍爾替代型電流傳感器三大核心技術(shù)

1、采用激磁閉環(huán)控制技術(shù)，與傳統(tǒng)方案比省去了復(fù)雜的磁屏蔽系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2、采用自激退磁技術(shù)，零漂小，拓展了量程寬度，原來用兩個(gè)傳感器解決的問題，現(xiàn)在只需要一個(gè)傳感器。

3、采用多閉環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)對激勵(lì)磁通、直流磁通、交流磁通的零磁通閉環(huán)控制，并通過構(gòu)建高頻紋波感應(yīng)通道實(shí)現(xiàn)對高頻紋波的檢測，從而使傳感器在全帶寬范圍內(nèi)擁有很高的增益和測量精度。

全新HIT系列磁通門電流傳感器，是航智推出的霍爾替代型磁通門電流傳感器。該系列產(chǎn)品對標(biāo)閉環(huán)霍爾電流傳感器，在性能上完美PK霍爾電流傳感器。HIT系列傳感器精度可達(dá)0.05%，而閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器只有0.2%；帶寬方面，HIT系列傳感器可達(dá)500kHz以上，比閉環(huán)霍爾電流傳感器提高了至少5倍。該系列產(chǎn)品型號有：HIT50、HIT100、HIT200、HIT300、HIT500、HIT600，可對50A到600A的DC、AC和脈沖電流進(jìn)行測量。

簡而言之，HIT系列傳感器是霍爾效應(yīng)電流傳感器的絕佳替代，是追求高性價(jià)比的最佳選擇，同時(shí)，也是加速“高精度直流傳感器普及時(shí)代”的最強(qiáng)助力。