一文讀懂電流傳感器分類

市場上的電流傳感器五花八門，大家都聽說過或者用過，但你真的懂電流傳感器嗎？

電流傳感器就是把大電流轉(zhuǎn)換為同頻同相的小電流以便于測量或?qū)崿F(xiàn)隔離。根據(jù)不同的變換原理，電流傳感器一般有霍爾效應(yīng)、磁通門、電磁感應(yīng)、羅氏線圈（電磁感應(yīng)原理及安培環(huán)路定律）、分流器（歐姆定理）這五種技術(shù)。本文只討論主流的傳感器即霍爾效應(yīng)和磁通門的傳感器。

基于霍爾效應(yīng)的電流鉗在鐵芯中加工一個(gè)氣隙放置霍爾元件。利用霍爾元件測量氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，根據(jù)控制方式不同，有開環(huán)和閉環(huán)兩種類型。開環(huán)和閉環(huán)霍爾型電流鉗都可以測量直流和交流。

開環(huán)霍爾型電流傳感器——直測式

開環(huán)霍爾型使用線性度較好的霍爾元件，霍爾元件輸出電壓正比于被測電流。開環(huán)霍爾型的互感器有致遠(yuǎn)的CTS系列、法國CA的C117。

閉環(huán)霍爾型電流傳感器——磁平衡原理

閉環(huán)霍爾型使用零磁通技術(shù)，鐵芯上有補(bǔ)償線圈。當(dāng)初級(jí)有被測電流在鐵芯中產(chǎn)生磁通時(shí)，霍爾元件檢測鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，通過負(fù)反饋將此誤差電壓轉(zhuǎn)換為電流驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償線圈，抵消鐵芯中的磁通，最終被測電流與補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁通量大小一致方向相反，通過測量補(bǔ)償線圈的電流即可按照匝數(shù)比換算出被測電流。

閉環(huán)霍爾對霍爾元件的線性度依賴較小，鐵芯工作在零磁通下，因此精度比開環(huán)的高。霍爾元件需要提供工作電壓，因此這兩種電流鉗都要供電，閉環(huán)霍爾需要驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償線圈耗電更大。閉環(huán)霍爾型傳感器有萊姆的LF系列電流傳感器。

開環(huán)霍爾型與閉環(huán)霍爾型電流傳感器的區(qū)別

帶寬區(qū)別：微觀上講，氣隙處的磁場始終在零磁通附近變化，由于磁場變化幅度非常小，變化的頻率非?？?，因此閉環(huán)型電流傳感器具有非?？斓捻憫?yīng)時(shí)間。實(shí)際中，閉環(huán)霍爾傳感器的帶寬高達(dá)100kHZ左右，開環(huán)式的帶寬在10kHZ以下。閉環(huán)霍爾傳感器的帶寬比開環(huán)霍爾傳感器的高。

精度區(qū)別：傳統(tǒng)開環(huán)式霍爾傳感器副邊輸出與磁芯處的磁感應(yīng)強(qiáng)導(dǎo)磁材質(zhì)制作而成，非線性和磁滯效應(yīng)是導(dǎo)致所有高導(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(hào)在上升和下降過程中副邊輸出不同，導(dǎo)致傳統(tǒng)開環(huán)式霍爾傳感器的精度比閉環(huán)式霍爾傳感器精度低。隨著技術(shù)的發(fā)展，開環(huán)式霍爾傳感器的精度已經(jīng)能夠達(dá)到閉環(huán)式霍爾傳感器的精度，比如致遠(yuǎn)電子的CTS系列電流鉗的精度達(dá)到0.3%。

磁通門技術(shù)的電流傳感器

利用磁通門技術(shù)的電流傳感器，精度優(yōu)于0.05%，甚至達(dá)到12ppm，但是這種類型傳感器非常昂貴并且很脆弱。在使用中一旦未給傳感器供電情況下，通有被測電流，會(huì)造成傳感器損壞。比如萊姆的IT系類電流傳感器，精度達(dá)到0.05%。