1 引言 　　 近年來(lái)，新一代功率半導(dǎo)體器件大量進(jìn)入電力電子、交流變頻調(diào)速、逆變裝置及開關(guān)電源等領(lǐng)域。原有的電流檢測(cè)元件已不適應(yīng)中高頻、高di/dt電流波形的傳遞和檢測(cè)。霍爾電流傳感器是近十幾年發(fā)展起來(lái)的測(cè)量控制電流的新一代工業(yè)用傳感器，是一種新型的高性能電氣檢測(cè)元件?！　? 　　霍爾電流由于具有精度高、線性好、頻帶寬、響應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng)和不損失被測(cè)電路能量等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS電源、逆變焊機(jī)、變電站、電解電鍍、數(shù)控機(jī)床、微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測(cè)大電流、電壓的各個(gè)領(lǐng)域中。在電力電子產(chǎn)品中，對(duì)大電流進(jìn)行精確的檢測(cè)和控制也是產(chǎn)品安全可靠運(yùn)行的根本保證。 2 霍爾傳感器的性能特點(diǎn) 　　霍爾電流傳感器具有優(yōu)越的電性能，是一種先進(jìn)的、能隔離主電路回路和電子控制電路的電檢測(cè)元件。它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了互感器和分流器的不足（互感器只適用于50Hz工頻測(cè)量；分流器無(wú)法進(jìn)行隔離測(cè)量）。 利用同一只霍爾電流傳感器既可以檢測(cè)交流也可以檢測(cè)直流，甚至可以檢測(cè)瞬態(tài)峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代產(chǎn)品。霍爾電流傳感器具如下特點(diǎn)： 可測(cè)量任意波形的電流。霍爾電流傳感器可以測(cè)量任意波形的電流參量，如直流、交流和脈沖波形等。也可以對(duì)瞬態(tài)峰值參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，其副邊電路可以忠實(shí)地反映原邊電流的波形。 這一點(diǎn)普通互感器無(wú)法與其相比，因?yàn)槠胀ǖ幕ジ衅饕话阒贿m用于50Hz的正弦波； 精度高。一般的霍爾電流傳感器在工作區(qū)域內(nèi)的精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測(cè)量，而普通 互感器精度一般為3%～5%，且只適合于50Hz的正弦波形；線性度優(yōu)于0.5%；動(dòng)態(tài)性能好。一般霍爾傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于7μs，跟蹤速度di/dt高于50A/μs； 霍爾電流傳感器以其優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能為提高現(xiàn)代控制系統(tǒng)的性能提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)（無(wú)感元件）。一般普通互感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間為10～20μs，這顯然已不適應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的需要（感性元件）工作頻帶寬?？稍?～20kHz頻率范圍內(nèi)很好地工作；過(guò)載能力強(qiáng)，測(cè)量范圍大（0～±10000A）可靠性高，平均無(wú)故障工作大于5×10000小時(shí)；尺寸小，重量輕，易于安裝且不會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)任何損失。 　　 3 霍爾傳感器的工作原理 霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直式?；魻栯娏鱾鞲衅饕话阌稍呺娐贰⒕鄞怒h(huán)、霍爾器件、（次級(jí)線圈）和放大電路等組成。 3.1 直放式電流傳感器（開環(huán)式） 　　 眾所周知，當(dāng)電流通過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比， 它可以通過(guò)磁芯聚集感應(yīng)到霍爾器件上并使其有一信號(hào)輸出。這一信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后直接輸出，一般的額定輸出標(biāo)定為4V。 3.2 磁平衡式電流傳感器（閉環(huán)式） 磁平衡式電流傳感器也稱補(bǔ)償式傳感器，即主回路被測(cè)電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)一個(gè)次級(jí)線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償， 從而使霍爾器件處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。 磁平衡式電流傳感器的具體工作過(guò)程為：當(dāng)主回路有一電流通過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流Is。 這一電流再通過(guò)多匝繞組產(chǎn)生磁場(chǎng) ，該磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反，因而補(bǔ)償了原來(lái)的磁場(chǎng)， 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相等時(shí)，Is不再增加，這時(shí)的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時(shí)可以通過(guò)Is來(lái)平衡。被測(cè)電流的任何變化都會(huì)破壞這一平衡。 一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾器件就有信號(hào)輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過(guò)次級(jí)繞組以對(duì)失衡的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。從磁場(chǎng)失衡到再次平衡，所需的時(shí)間理論上不到1μs，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。 4 霍爾傳感器的連接方式 電流傳感器只需外接正負(fù)直流電源，被測(cè)電流母線一般從傳感器中穿過(guò)或接于原邊端子，然后在副邊端再作一些簡(jiǎn)單的連接即可完成主控制電路的隔離檢測(cè)，電路設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。 若與變送器配合使用，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，可方便地與計(jì)算機(jī)或各種儀表接口，并可以進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。 5 霍爾電流傳感器的應(yīng)用 電流傳感器在逆變焊機(jī)中的應(yīng)用 　　 霍爾電流傳感器在直流檢測(cè)中同樣具有電隔離作用，在直流輸出的電力電子設(shè)備中，可以利用霍爾電流傳感器測(cè)得與主電路隔離的直流測(cè)量信號(hào)、短路保護(hù)和顯示控制，還可用于電流反饋和穩(wěn)流調(diào)節(jié)。 6 使用注意事項(xiàng) 使用霍爾傳感器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）使用傳感器時(shí)，應(yīng)先接通副邊電源，再接通原邊電流或電壓。 （2）測(cè)量電流時(shí)，最好用單根導(dǎo)線充滿模塊孔徑，以獲得最佳動(dòng)態(tài)特性和靈敏度。