电流传感器

利用霍尔传感器的工作特性可以制成电流传感器。它既可以检测直流电流，也可以检测交流电流，检测的电流范围极宽，从几十mA到数千A。本文将介绍这类传感器的工作原理、几种典型的电流传感器及应用注意事项。

电流传感器的工作原理图如图1所示。它由导磁体、霍尔元件及调整电路组成。被测电流的导线穿过导磁体，当导线通有电流时，在导磁体内产生磁场，其磁感应强度与流过的电流及绕过导磁体的匝数有关。霍尔元件置于导磁体中，当在霍尔元件上通以控制电流I\(_{C}\)，检测电流通过导线产生的磁感应强度为B，则霍尔元件输出霍尔电压UH为

当K\(_{H}\)（比例系数）、IC为已确定值时，则霍尔电压与输入导线的电流大小成比例。由于霍尔元件输出的电压很小（仅数毫伏），需由调整电路进行放大及进行温度补偿，以输出较大的电压（一般在最大测定电流时输出为4V左右）。

电流传感器的输出特性如图2所示。这是理想的输出特性，实际输出特性由于受到环境温度的影响（对导磁性能、霍尔元件、运算放大器都有一定的影响），在零电流时，输出电压不等于零，并且输出灵敏度（斜率）也有一些变化（其最大值可达6％）。另外，实际特性还有一定的非线性（一般在±1％范围内）。

由图2可知，电流传感器不仅可检测电流的大小，并且可测出电流的方向。因此，在电流传感器中的运算放大器需要双电源（正负电源）供电。为了简化电源，采用单电源供运算放大器，则需要加一个偏置电压V\(_{OFS}\)，使它能检测两个方向的电流，如图3所示。VOFS一般取1／2电源电压。

例如HAP7M2.5单电源型电流传感器，其偏置电压V\(_{OFS}\)为2.5V，正向额定电流时，输出电压为4.5V；反向额定电流时，输出电压为0.5V。

1．HAP6系列

HAP6系列是日本日之出（HINODE）公司生产的小型、低温度漂移、直接安装在印制电路板上的电流传感器。该系列电流额定值有±3A、±5A、±10A、±15A、±20A及±25A。该系列除接入检测电流的端子直径不同外，其它性能都一样，外形及尺寸都相同。其主要性能如表1所示。

该传感器外形如图4所示，其底部管脚排列及功能如图5所示。

该电流传感器可检测直流电流，也可测交流电流，其频率可达10kHz。

2.SIM系列

SIM系列是单电源12V供电，可检测正负电流；其偏置电压有2.5V及5V两种，相应输出电压为2V及4V（额定电流时的输出）；精度高并且价格低。该系列检测电流范围从50A～300A（共4种）。

当偏置电压为2.5V时，在正负额定电流时的输出电压为0.5～4.5V（最大误差为±30mV）；偏置电压为5V时，在正负额定电流时的输出电压为1～9V（最大误差为±70mV）。

SIM的外形如图6所示，有关接线端子与接线如图7所示。

电流传感器主要应用于电动车辆（电车、地铁列车、电瓶车）的电流检测、电焊机电流监测、电机过载保护、大功率半导体器件保护、数控机床、激光加工设备、能量管理系统等。

在使用中应注意：调整电路用的正负电源极性不要搞错，若接反时会损坏；为减少外面的干扰而影响输出的噪声，接入电流传感器的引线最好用屏蔽线；电流传感器不要安装在有磁场的附近，以免外磁场影响；一般的电流传感器不适合测高频电流（如200kHz），会损坏内部线圈并产生较高的温度；检测的电流不要超过额定工作电流。（方佩敏）