电流传感器类型 电流传感器分类

电流传感器分类

市场上的电流传感器五花八门，大家都听说过或者用过，但你真的懂电流传感器吗?

电流传感器就是把大电流转换为同频同相的小电流以便于测量或实现隔离。根据不同的变换原理，电流传感器一般有霍尔效应、磁通门、电磁感应、罗氏线圈(电磁感应原理及安培环路定律)、分流器(欧姆定理)这五种技术。本文只讨论主流的传感器即霍尔效应和磁通门的传感器。

基于霍尔效应的电流钳在铁芯中加工一个气隙放置霍尔元件。利用霍尔元件测量气隙中的磁感应强度，根据控制方式不同，有开环和闭环两种类型。开环和闭环霍尔型电流钳都可以测量直流和交流。

开环霍尔型电流传感器——直测式

开环霍尔型使用线性度较好的霍尔元件，霍尔元件输出电压正比于被测电流。开环霍尔型的互感器有致远的CTS系列、法国CA的C117。

闭环霍尔型电流传感器——磁平衡原理

闭环霍尔型使用零磁通技术，铁芯上有补偿线圈。当初级有被测电流在铁芯中产生磁通时，霍尔元件检测铁芯中的磁感应强度，通过负反馈将此误差电压转换为电流驱动补偿线圈，抵消铁芯中的磁通，最终被测电流与补偿线圈产生的磁通量大小一致方向相反，通过测量补偿线圈的电流即可按照匝数比换算出被测电流。

闭环霍尔对霍尔元件的线性度依赖较小，铁芯工作在零磁通下，因此精度比开环的高。霍尔元件需要提供工作电压，因此这两种电流钳都要供电，闭环霍尔需要驱动补偿线圈耗电更大。闭环霍尔型传感器有莱姆的LF系列电流传感器。

开环霍尔型与闭环霍尔型电流传感器的区别

带宽区别：微观上讲，气隙处的磁场始终在零磁通附近变化，由于磁场变化幅度非常小，变化的频率非常快，因此闭环型电流传感器具有非常快的响应时间。实际中，闭环霍尔传感器的带宽高达100kHZ左右，开环式的带宽在10kHZ以下。闭环霍尔传感器的带宽比开环霍尔传感器的高。

精度区别：传统开环式霍尔传感器副边输出与磁芯处的磁感应强导磁材质制作而成，非线性和磁滞效应是导致所有高导磁材料的固有特点，因此，开环式霍尔电流传感器一般线性度较差，且原边信号在上升和下降过程中副边输出不同，导致传统开环式霍尔传感器的精度比闭环式霍尔传感器精度低。随着技术的发展，开环式霍尔传感器的精度已经能够达到闭环式霍尔传感器的精度，比如致远电子的CTS系列电流钳的精度达到0.3%。

磁通门技术的电流传感器

利用磁通门技术的电流传感器，精度优于0.05%，甚至达到12ppm，但是这种类型传感器非常昂贵并且很脆弱。在使用中一旦未给传感器供电情况下，通有被测电流，会造成传感器损坏。比如莱姆的IT系类电流传感器，精度达到0.05%。

常用的电流传感器类型有哪些

一、电阻分流器

分流器 是根据直流电流通过电阻时电阻两端产生电压的原理制作而成，分流器实际就是一个阻值很小的电阻，当有直流电流通过时，产生压降，供直流电流表显示，直流电流表实际为电压表，一般这个电压表量程为75mV、150mV、300mV，用电压表来测量这个电压，再将这个电压换算成电流，就完成了大电流的测量。

分流器在低频率小幅值电流测量中，表现出高的精度和较快的响应速度。在工业领域中，在不涉及到测量回路与被测电流之间电隔离的场合，分流器是将电流信号转变成电压信号的首选的低成本方案。

二、电流互感器

电流互感器 原理是依据电磁感应原理的，电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变化转换成数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

三、霍尔电流传感器

霍尔电流传感器 包括开环式和闭环式两种。高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式，闭环式霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。

开环式霍尔传感器的工作过程是原边电流(Ip)通过一根导线时，在导线四周将会产生一个磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它能通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，霍尔器件输出的信号准确反映了原边电流的输出情况。

开环和闭环都可以监测交流电，一般开环的适用于大电流监测，闭环适用于小电流监测。优点：封装尺寸小 ，测量范围广，重量轻，低电源损耗，无插损。

四、磁通门电流传感器

磁通门电流传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。

磁通门电流传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。

五、罗氏线圈

罗氏线圈(RogowskiCoil)，全称罗哥夫斯基线圈、或罗柯夫斯基线圈，由于罗氏线圈不含铁芯，也称空心线圈。罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和的特点，适用交流尤其是高频大电流测量。

罗氏线圈 具有测量范围宽、精度高、绝缘性能好和无磁饱和现象等优点，但是它只能用来检测交流电流。

六、巨磁阻电流传感器

巨磁电阻传感器将四个巨磁电阻构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。

七、光纤电流传感器

光纤电流传感器以光纤为介质的新型电流传感器。这种传感器具有非常好的电磁兼容性能，特别是在复杂的电磁环境下，得到大力推广。SP变频功率传感器就是光钎传感器的一种，目前在变频测量环境下，得到广泛的应用。

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你会用霍尔电流传感器吗？http://www.vfe.cc/NewsDetail-1573.aspx

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