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开环电流传感器使用最简单的霍尔效应,可提供体积小、重量轻、性价比最优的电流测量解决方案,同时功耗也非常低。
原边电流 IP 产生的磁通集中在磁芯中,并通过霍尔元件在气隙中进行检测。
霍尔装置的输出经过处理后,在传感器输出端可精确地反映原边电流变化。
开环传感器可测量直流、交流和复杂电流波形,同时提供电气隔离。如前所述,开环电流传感器具有成本低、体积小、重量轻和功耗低等优点。在测量大电流(大于 300 A)时,它们的优势尤为明显。与大多数磁性材料测量技术一样,插入损耗非常低。虽然可能会导致磁芯磁化,产生偏移(称为剩磁或磁偏移),但初级电流过载很容易处理。
与其他技术相比,开环传感器的局限性在于中等带宽和响应时间,温漂较大,以及对功率带宽的限制。
在许多应用中,开环传感器的优势大于局限性,因此建议采用开环解决方案。
开环电流传感器可用于多种应用中,作为控制回路(例如电流、扭矩、力、速度或位置)的关键元件,或者驱动电流显示。
典型应用包括
与开环传感器相比,霍尔闭环传感器(也称为霍尔效应 "补偿 "或 "零磁通 "传感器)具有一个补偿电路,可显著提高性能。
原边电流 IP 产生的磁场与副边线圈电流产生的互补磁场相平衡。
霍尔装置与辅助电路产生副边补偿电流,精确地反映原边电流变化。
闭环电流传感器可测量直流、交流和复杂电流波形,同时确保电气隔离。这种技术的主要优点包括:精度和线性度非常好、温漂小、带宽宽、响应时间快。另一个优点是输出电流信号易于扩展,非常适合高噪声环境。同时,闭环传感器还提供电压输出。与开环电流传感器和大多数磁性材料测量技术一样,闭环电流传感器的插入损耗非常低。
另一方面,闭环技术也有其局限性,如副边电流损耗大(必须提供补偿和偏置电流)、尺寸较大(在大电流传感器上更为明显)、结构比简单的开环设计更为昂贵,以及输出和副边线圈电阻上的内部压降导致输出电压有限。
同样,C/L 电流传感器的优势往往大于局限性,尤其精度和响应速度优于其他替代方案。应用需求将有助于确定最佳解决方案。
闭环传感器非常适合高精度、宽带宽和快速响应时间的应用。它们通常用作控制回路关键元件的电流、扭矩、力、速度和/或位置控制,也可用于保护半导体器件。
典型应用与开环传感器相同。但在这种情况下,可以期待更高的性能结果:
使用相同的 LEM 霍尔效应技术,还可以测量具有电气隔离功能的一次电压。
这些电压传感器基于更灵敏、更精确的电流测量技术,如闭环霍尔效应设计。
与电流传感器的主要区别在于增加了一个多匝数的内部原边线圈,使传感器能够产生必要的安匝来测量较小的原边电流。
通过串联原边电阻而产生的微电流会被原边线圈驱动放大。原边电流 IP 产生的磁场与副边线圈电流产生的磁场相平衡。
霍尔装置和辅助电路产生副边补偿电流,该电流可以精确反映原边电压。原边电阻 (R1) 可以安装在电压传感器中,也可以不安装。
闭环电压传感器还可以测量直流、交流和复杂的电流波形,同时确保电气隔离。其优点和局限性与闭环电流传感器相同。
因此,闭环电压传感器具有非常高的精度和线性度,低增益漂移,宽带宽和快速响应时间,同时还能提供易于扩展的输出电流信号,非常适合高噪声环境。同样,我们也受益于极低的插入损耗。
在局限性方面,副边电源的电流消耗大,尺寸较大,与开环传感器相比结构更加昂贵,而且输出电压有限。
闭环电压传感器的优点往往抵消了其局限性。闭环电压传感器的精度和响应速度使其成为更值得推荐的解决方案。
闭环霍尔效应电压传感器在许多应用中都被用来检测、监控和控制电压。一个典型的应用是监控变频器的输入、输出和直流滤波电压,在这种应用中,精度和隔离是最重要的。
典型应用包括: