第八章：霍尔传感器课件

1、1.什么是霍尔效应？2.为什么导体材料和绝缘材料均不宜做成霍尔元件？3.为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？4.集成霍尔传感器有什么特点？5.霍尔开关电路由哪些部分组成？6.霍尔传感器主要有哪些应用？思考问题思考问题本章主要讲述内容：本章主要讲述内容：霍尔效应与霍尔元件霍尔效应与霍尔元件集成霍尔传感器集成霍尔传感器霍尔传感器的应用霍尔传感器的应用概述：概述： 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

2、霍尔效应。霍尔效应霍尔效应8.1霍尔效应与霍尔元件霍尔效应与霍尔元件 当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片向内侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。方向的端面之间建立起霍尔电势。c cd da ab b霍尔效应演示霍尔效应演示+-BLF =B LmgN电流：电流：单位时间流过的电荷量=Q/t=Q/t安培力：安培力：磁场对电流的作用力F =B LF =B L洛伦兹力：洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。f = QVBF=BL Q/t=BQ L/tveBf=QVBcdyx安培力是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表

3、现。 设图中的材料是型半导体，导电的载设图中的材料是型半导体，导电的载流子是电子。在轴方向的磁场作用下，电子流子是电子。在轴方向的磁场作用下，电子将受到一个沿轴负方向力的作用，这个力就将受到一个沿轴负方向力的作用，这个力就是洛仑兹力。它的大小为：是洛仑兹力。它的大小为： FL=qvB zxyIADBCBb bldU UHA、B-霍尔电极 C 、D-控制电极eFL=qvB电流方向P166 在洛仑兹力的作用下，电子向一侧偏转，使该侧形在洛仑兹力的作用下，电子向一侧偏转，使该侧形成负电荷的积累，另一侧则形成正电荷的积累。成负电荷的积累，另一侧则形成正电荷的积累。 A A、B B两端面因电荷积累而建立

4、的一个两端面因电荷积累而建立的一个电场电场H H，称为，称为霍尔电场霍尔电场。该电场的强度为。该电场的强度为 EH=vB (qE=qvB)在在A A与与B B两点间建立的电势差称为霍尔电压，用两点间建立的电势差称为霍尔电压，用U UH H表示表示 UH= EHb= vBbI+-EHF电电=qEHf洛洛=qvBe平衡状态：平衡状态：qEH =qvBEH =vBDCBA霍尔电压霍尔电压UH= EH b = vBbN型半导体 由上式知，霍尔电压的大小决定于载流体中电子的运动由上式知，霍尔电压的大小决定于载流体中电子的运动速度速度(v)，它随载流体材料的不同而不同。，它随载流体材料的不同而不同。 材料

5、中电子在电场材料中电子在电场作用下运动速度的大小常用载流子作用下运动速度的大小常用载流子迁移率迁移率来表征。来表征。 所谓载流子迁移率，是指在单位所谓载流子迁移率，是指在单位电场电场强度作用下，载流强度作用下，载流子的平均子的平均速度速度值。载流子迁移率用符号值。载流子迁移率用符号表示，表示，=v/EI。 其中其中EI是是C、D两端面之间的电场强度。它是由外加电压两端面之间的电场强度。它是由外加电压U产生的，即产生的，即EIU / l。因此我们可以把电子运动速度表示为。因此我们可以把电子运动速度表示为v=U/l。这时上式可写为。这时上式可写为:UH = EHb = vbBbBlUUH当材料中的

6、电子浓度为材料中的电子浓度为n n时，有如下关系式时，有如下关系式: : I =nqbdv 即：即： 将上式代入前式将上式代入前式(8.3)可得：可得： RH为为霍尔系数霍尔系数，反应材料霍尔效应的强弱。，反应材料霍尔效应的强弱。RH=1/nq. KH为为霍尔灵敏度霍尔灵敏度，它表示一个霍尔元件在单位控制电流，它表示一个霍尔元件在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压的大小，和单位磁感应强度时产生的霍尔电压的大小，KH=RH/d.它的单位是它的单位是mV/(mAT)nqbdIv IBKdIBRIBnqdUHHH1电子浓度为电子浓度为n时，有如下关系式时，有如下关系式: I =n q b

7、d v电荷量电荷量 Q=nqV 体积体积 V=b d l Q=nqbd lI=Q/tI=n q b d l/t = nqbdvIADBCb bldIBKdIBRIBnqdUHHH1通过上面的分析可知：通过上面的分析可知：l霍尔电压UH与材料的性质有关，霍尔元件一般采用N型半导体材料。l霍尔电压UH与元件的尺寸有关。d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈高，所以霍尔元件的厚度都比较薄，但d太小，会使元件的输入、输出电阻增加。l霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。控制电流恒定时愈大愈大。当磁场改变方向时，也改变方向。 霍尔电压UH正比于控制电流和磁感应强度。在实际应用中，总是希望获得较大的霍尔电压。

8、通过霍尔元件的最大允许控制电流为通过霍尔元件的最大允许控制电流为/2TAdbIcm霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔电压：霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔电压：dTAbBUHm/221A A：散热系数 B： 磁通量b b： 宽度P P168168选择霍尔元件的材料要求其RH H和 尽可能大霍尔元件霍尔元件的组成：霍尔元件的组成：由霍尔片、四根引线和壳由霍尔片、四根引线和壳体组成，如下图示。体组成，如下图示。温度特性:指元件的内阻及输出与温度之间的关系。原因：由于电阻率、迁移率以及载流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阻、输出电压等参数也将随温度而变化。 温度特性及其补偿内阻系数内阻系

9、数温度每变化1C时，霍尔元件的输入或输出电阻的相对变化率。用表示。温度系数温度系数温度每变化1C时，霍尔电压的相对变化率。用表示。温度补偿：u利用输入回路的串联电阻进行补偿u利用输出回路的负载进行补偿IUORERLI零位特性及其补偿零位特性及零位误差 在无外加磁场或无控制电流的情况下,元件产生输出电压的特性称为零位特性。由此而产生的误差称为零位误差。主要表现n 不等位电压在无磁场的情况下,霍尔元件通以一定的控制电流I,两输出端产生的电压称为不等腰三角形位电压,用U0表示。 U0与I的比值称为不等位电阻,用R0表示,即R0= U0/I 产生原因：元件输出极焊接不对称,厚薄不均匀以及两个输出极接触

10、不良等 补偿方法：通过桥路平衡的原理加以补偿. n寄生直流电压 在无磁场的情况下,元件通入交流电流,输出端除交流不等位电压以外的直流分量称为寄生直流电压。产生原因：l由于控制极焊接处欧姆接触不良而造成一种整流效应,使控制电流因正,反向电流大小不等而具有一定的直流分量。l输出极焊点热容量不相等产生温差电动势。处理措施：改善电极欧姆接触性能和元件散热条件n感应电动势在未通电流的情况下,由于脉动或交变磁场的作用,在输出端产生的电动势称为感应电动势.根据电磁感应定律,感应电动势的大小与霍尔元件输出电极引线构成的感应面积成正比。n自激场零电压在无外加磁场的情况下,由控制电流所建立的磁场在一定条件下使霍尔

11、元件产生的输出电压称为自激场零电压.处理措施：感应电动势和自激场零电压都可以用改变霍尔元件输出和输入引线的布置方法加以改善集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的一种传感器u特点：取消了传感器和测量电路之间的界限,实现了材料,元件,电路三位一体.u优点：可靠性高，体积小,重量轻,功耗低等。u分类：集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔输出信号.按照输出信号的形式,可以分为开关型集成霍尔传感器和线性集成霍尔传感器8.28.2集成霍尔传感器集成霍尔传感器开关型集成霍尔传感器 开关型集成霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后开关型集成霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后输出

12、一个高电平或低电平的数字信号输出一个高电平或低电平的数字信号. UH1UH2Ub4Ib3IC2IC4IC3IC1Ue3UC4UC3Ub3Ub4(E)1234稳 压 霍 尔 片 Vcc 输出 13 + - 施密特触发器 2 2 图2 开关型霍尔传感器原理和输出特性 V0/V 12 9 6 3 B /mT 0 5 10 15 20 释放点 （OFF) 工作点 (ON) 集成霍尔传感器的导通磁感应强度和截止磁感应强度的之间存在滞后效应。影响：大大增强了开关电路的抗干扰能力，保证开关动作稳定，不产生震荡现象。VT1VT2VT3VT4VT6VT5R1R2R3R4R5R6R7R8R9线性集成霍尔传感器线性

13、集成霍尔传感器: :霍尔元件与放大线路集成在一起的传感器。其输出信号霍尔元件与放大线路集成在一起的传感器。其输出信号与磁感应强度成比例。与磁感应强度成比例。组成：通常由霍尔元件、差分放大、射极跟随输出及稳组成：通常由霍尔元件、差分放大、射极跟随输出及稳压四部分组成。压四部分组成。增益：增益：10001000倍左右倍左右用途：用于精度要求不高的一些场合。用途：用于精度要求不高的一些场合。H 电压发生器由一对相距电压发生器由一对相距2.5mm 2.5mm 的霍尔元件组成的霍尔元件组成 使用时在电路背面放置一块永久磁体，当用铁磁材料制成的齿轮从使用时在电路背面放置一块永久磁体，当用铁磁材料制成的齿轮

14、从电路附近转过时，一对霍尔片上产生的霍尔电压相位相反，经差分放大电路附近转过时，一对霍尔片上产生的霍尔电压相位相反，经差分放大后，使器件灵敏度大为提高。后，使器件灵敏度大为提高。 用这种电路制成的用这种电路制成的 汽车齿轮传感器汽车齿轮传感器 具有极优的性能。具有极优的性能。 霍尔电势是关于霍尔电势是关于I I、B B、 三个变量的函三个变量的函数，即数，即 E EH H= =K KH HIB IB coscos 。利用这个关系可以利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变或者固定其中一个量，其余两个量都作

15、为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。量。这使得霍尔传感器有许多用途。8.3霍尔传感器的应用霍尔传感器的应用测量铁心气隙的测量铁心气隙的B值值1.用于检测磁场霍尔元件霍尔元件霍尔元件霍尔元件磁铁磁铁2.检测铁磁物体 只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化，产生转速信号。变化，产生转速信号。10K+5VA3515+5V用霍尔线性电路检测齿口的线路 当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时

16、，输出为低电平。 根据此原理，可制成各种霍尔转速测量仪器。普通直流电动机使用的普通直流电动机使用的电刷和换向器电刷和换向器 霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触发电子线路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。 由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等问题，所以它在录像机、CD唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛的应用。3.3.在直流无刷电动机中的应用在直流无刷电动机中的应用VT 1VT 2VT 3VT 4VC CVT 6VT 7VT 8VT 5VC CVC CVC C霍尔元件在无刷电机中的工作原理 直流无刷电机使用

17、永磁转子，在定子适当位置放置所需数量的霍尔元件，它们的输出和相应的定子绕组的供电电路相连。当转子经霍尔元件附近时，永磁转子的磁场令已通电的霍尔元件输出一个电压，使定子绕组供电电路导通，给相应的定子绕组供电，产生和转子磁场极性相同的磁场，排斥转子继续转动。电动自行车电动自行车可充电可充电电池组电池组无刷电动机无刷电动机光驱用的无刷电动机内部结构光驱用的无刷电动机内部结构用cs2018直接驱动电机的线路示意图4.无损探伤原理 铁磁材料受到磁场激励时，因其磁导率高，磁阻小，磁力线都集中在材料内部。 若材料均匀，磁力线分布也均匀。如果材料中有缺陷，那么在缺陷处，磁力线会发生弯曲，使局部磁场发生畸变。

18、用霍尔探头检出这种畸变，经过数据处理，可辨别出缺陷的位置、性质和大小。应用领域 炮膛探伤、管道探伤、海用缆绳探伤、船体探伤、材料检验5. 5.霍尔接近传感器和接近开关霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔元件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔元件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，就构成接近传感器。u霍尔线性传感器霍尔线性传感器：黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测及角度检测等u霍尔接近开关霍尔接近开关：各种自动控制装置、位置控制、加工尺寸控制、自动计数、

19、各计数和流程的自动衔接、液位控制、转速检测等l当磁铁的有效磁极接近、并达到动作距离时，霍尔式接近开关动作l霍尔接近开关一般还配一块钕铁硼磁铁 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。S S线性霍尔线性霍尔磁铁磁铁6.霍尔齿轮传感器 当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。 根据此原理，可制成各种霍尔转速测量仪器。带有微型磁

20、铁带有微型磁铁的霍尔传感器的霍尔传感器钢质钢质霍尔霍尔 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。在汽车防抱死装置（在汽车防抱死装置（ABS）中的应用）中的应用过程过程：控制器控制器3 3接收来自车速齿轮传感器接收来自车速齿轮传感器1 1和车轮转速相对应的脉和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号。按其控制逻辑冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号。按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器及时准确地向制动压力调节器2 2发出指令，调节器及时准确地作出发出指令，调节器及时准确地作出响应，调节制动器的制动压力，以防

21、止车轮抱死。响应，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死。目的目的：抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。 在此系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。1-车速齿轮传感器车速齿轮传感器2-压力调节器压力调节器3-电子控制器电子控制器车速齿轮传感器 电子控制器 压力调节器（信号采集） （处理） （制动）Ffmaxf滑 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的。优点：优点：（1）相位精度高

22、，可满足）相位精度高，可满足0.4曲轴角的要求，不需采用相位补偿。曲轴角的要求，不需采用相位补偿。（2）可满足）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。度曲轴角的熄火检测要求。（3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。的传感器信号调整时，会降低成本。汽车电子点火电路及波形汽车电子点火电路及波形 1点火开关 2达林顿晶体管功率开关 3点火线圈低压侧 4点火线圈铁心 5点火线圈高压侧 6分火头 7火花塞 a a）电路）电路 b b）霍尔）霍尔ICIC及点火线圈高压侧输出波形及点火线圈高压

23、侧输出波形 桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图 1-触发器叶片 2-槽口 3-分电器转轴 4-永久磁铁 5-霍尔集成电路a.a.带缺口的触发器叶片带缺口的触发器叶片 c.c.叶片位置与点火正时的关系叶片位置与点火正时的关系 b.b.触发器叶片与永久磁铁及霍尔集成电路之间的安装关系触发器叶片与永久磁铁及霍尔集成电路之间的安装关系开关型霍尔开关型霍尔ICIC 软铁分流翼片软铁分流翼片 设置：设置：按不同方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。原理：原理：霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。应用：应用：对转动物体实施转数、转速、

24、角度、角速度等物理量的检测。7.旋转传感器 下图的壳体内装有一个下图的壳体内装有一个带磁体的叶轮带磁体的叶轮，磁体旁装有，磁体旁装有霍尔开关电路霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压。尔器件时，电路输出脉冲电压。 根据脉冲的数目可以得到流体的根据脉冲的数目可以得到流体的流速流速。若知管道的内径，可。若知管道的内径，可由流速和管径求得由流速和管径求得流量流量。霍尔电路由电缆来供电和输出。霍尔电路由电缆来供电和输出。A1A2JK触发器触发器转速电压转换器转速电压转换器3 数

25、字电压表数字电压表12B永久磁永久磁铁铁NN转动机械转动机械开关型霍尔传开关型霍尔传感器感器+5VUN霍尔车速表的框图 转轴上固定一永久磁铁，开关型霍尔传感器装在固定轴座上，输出脉冲经过放大、整型计数处理后，经过简单的信号转换，便可得到数字显示车速。8.霍尔位移传感器l原理：原理：当工作电流保持不变时，霍尔元件在均匀梯度磁场中移动时的输出霍尔电压值由其在该磁场中的位移决定。l应用：应用：以微位移检测为基础，可以构成压力压力、应力应力、应变、机械振动、加速度加速度、重量、称重等霍尔传感器。l优点：优点：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 上图是上图是3 3 种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组

26、种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线。成的位移传感器的输出特性曲线。 从曲线可见，结构（从曲线可见，结构（b b）在）在Z2mmZ2mm时，时，VH VH 与与Z Z 有良好的有良好的线性关系，且分辨力可达线性关系，且分辨力可达1m1m，结构（，结构（C C）的灵敏度高，但）的灵敏度高，但工作距离较小。工作距离较小。 由弹性元件、磁系统、霍尔元件组成。加上压由弹性元件、磁系统、霍尔元件组成。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件的磁力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件的磁场，从而改变输出电压。由事先校准的场，从而改变

27、输出电压。由事先校准的p-f(Up-f(UH H) )曲线曲线可得被测的压力值。可得被测的压力值。三种霍尔压力传感器的构成原理图图(a)(a)：用钢作成上下两个块子，之间用两条较细的梁支撑，钢下块：用钢作成上下两个块子，之间用两条较细的梁支撑，钢下块置一销柱，销上贴两对永磁体，形成均匀梯度磁场，上块上贴两个霍置一销柱，销上贴两对永磁体，形成均匀梯度磁场，上块上贴两个霍尔传感器。受剪切力作用后，支撑梁发生形变，使霍尔传感器和磁场尔传感器。受剪切力作用后，支撑梁发生形变，使霍尔传感器和磁场间发生位移，使传感器输出发生变化。从间发生位移，使传感器输出发生变化。从事先校准的曲线事先校准的曲线上查得被测

28、上查得被测物受到的剪切应力。物受到的剪切应力。检测压应力的原理，可构成检测质量的装置，称为霍尔称重传感器。霍尔称重传感器。 在合体上固定均质弹簧片在合体上固定均质弹簧片S S，S S中部中部U U处装一惯处装一惯性块性块M M，末端，末端b b固定测量位移的霍尔元件固定测量位移的霍尔元件H H，H H的上下的上下方装上一对永磁体，它们方装上一对永磁体，它们同极性相对安装。同极性相对安装。 盒体固定在被测对象上，当其与被测对象一起做垂盒体固定在被测对象上，当其与被测对象一起做垂直想上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下产生一直想上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下产生一个相对合体的位移，产生霍

29、尔电压个相对合体的位移，产生霍尔电压U UH H的变化。的变化。 可从可从U UH H与加速度的关系曲线与加速度的关系曲线上求得加速度。上求得加速度。 在有电流流过的导线周围会感生出磁场在有电流流过的导线周围会感生出磁场, ,该磁场与流过的该磁场与流过的电流的关系电流的关系, ,可由可由安培环路定理安培环路定理求出。求出。u用霍尔器件检测由电流感生的磁场,即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此,可以构成霍尔电流、电压传感器霍尔电流、电压传感器。 u霍尔器件UH与B和I的乘积成比例，是一个具有乘法器功能的器件，构成具有各种特殊功能的霍尔功率计和霍尔电度表霍尔功率计和霍尔电度表。u由输入电信号建立

30、的磁场，经霍尔器件实现了磁电变换后，又变成电信号输出，这一变换实现了输入输出信号间的电隔离，由此可构成隔离放大器、隔离耦合器隔离放大器、隔离耦合器等新型产品。9.实现电-磁-电的转换 用一环形导磁材料作成磁芯，套在被测电流流过的导线上，将导线中电流感生的磁场聚集起来，在磁芯上开一气隙，内置一个霍尔线性器件。 将霍尔器件的输出（必要时可进行放大）送到经校准的显示器上，即可由霍尔输出电压的数值直接得出被测电流值。直接测量式霍尔电流传感器直接测量式霍尔电流传感器n在这种应用中，霍尔器件是磁场检测器，它检测的是磁芯气隙中的磁感应强度。电流增大后，磁芯可能达到饱和。n随着频率升高，磁芯中的涡流损耗、磁滞

31、损耗等也会随之升高。这些都会对测量精度产生影响。u选择饱和磁感应强度高的磁芯材料u制成多层磁芯u采用多个霍尔元件来进行检测。l结构简单，测量结果的精度和线性度较高，可测直流交流和各种波形的电流。l价格相对便宜，使用非常方便，已得到极为广泛的应用，国内外已有许多厂家生产。存在问题存在问题改善措施改善措施优势优势零磁通式霍尔电流传感器零磁通式霍尔电流传感器 将霍尔器件的输出电压、电流依次放大，再让放大的电流通过补偿线将霍尔器件的输出电压、电流依次放大，再让放大的电流通过补偿线圈，并令补偿线圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反。圈，并令补偿线圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反。若满足条件若

32、满足条件IoN1=IsN2，则磁芯中的磁通为，则磁芯中的磁通为0 0，这时下式成立：，这时下式成立： Io=Is(N2/N1)Io=Is(N2/N1)IoIo-被测电流被测电流 N1N1-初级绕组匝数初级绕组匝数 IsIs-补偿绕组电流补偿绕组电流 N2N2-补偿绕组匝数。补偿绕组匝数。铁心铁心 线性霍尔线性霍尔IC EH=KH IB 霍尔电流传感器演示磁平衡是过程自动建立的动态平衡。建立平衡所需的时间极短。磁平衡是过程自动建立的动态平衡。建立平衡所需的时间极短。平衡时，霍尔器件处于零磁通状态。磁芯中的磁感应强度极低。不会使平衡时，霍尔器件处于零磁通状态。磁芯中的磁感应强度极低。不会使磁芯饱和或是产生大的磁滞损耗和涡流损耗。磁芯饱和或是产生大的磁滞损耗和涡流损耗。