儀器儀表商情網 技術分析 隨著工業自動化和大電力電子的發展，各工業設備的功率、電流越來越大，這也對儀器的測試要求越來越高，遇到大電流測試情況時，一般采用傳感器來進行測試，但在使用傳感器滿足了大電流測試的情況下，如何兼容小電流的測量？本文將介紹一種超過8成工程師都不知道的測試小技巧。

一、霍爾電流傳感器的原理

先簡單說明下傳感器的原理（已經了解的讀者或不想了解的讀者可直接跳過，看下面的實用小技巧），霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環原理，當原邊電流IP產生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流，用于抵消原邊IP產生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。

經過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。如圖1：

圖1 霍爾閉環電流傳感器原理圖

當原邊導線經過電流傳感器時，原邊電流IP會產生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應電壓，通過后續電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊電流IS，并存在以下關系式： IS*NS = IP*NP

其中， IS—副邊電流；

IP—原邊電流；

NP—原邊線圈匝數；

NS—副邊線圈匝數；

NP / NS—匝數比，一般取NP=1。

電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS，它與輸入信號（原邊電流IP）成正比。

二、如何讓霍爾傳感器準確測量小電流？（小技巧）

以致遠電子PA333功率計測試直流充電樁電源模塊為例，電源模塊為三相交流輸入，直流輸出，PA333配套LEM霍爾傳感器采用兩表法測試輸入端，整體測試方案如圖2所示：

圖2 電源模塊測試方案

圖中PA333的最小量程為250mA，霍爾傳感器的變比為1:1000，最小可測精準電流為量程的1%，乘以變比1000，實際最小可測到的精準電流為2.5A，因此，對于圖2的測試方案，實際電流大于2.5A時才可正常測試，那么當輸入端電流小于2.5A時，如何準確測量呢？

像這種情況，在無法更換電流傳感器，而實測電流比額定值小得多時，為了提高測量的精度，可以把原邊導線多繞幾圈，通過增加一次側的匝數，來改變輸入輸出的變比，比如，霍爾傳感器變比為1:1000，原邊導線多繞5圈，此時，輸入輸出的實際變比為1:200，并在功率計上更改變比值，這樣測量的最小精確電流值為250mA*0.01*200=0.5A,霍爾傳感器測量小電流的能力又提升了一個檔次！如下圖：

另外，測試過程中注意以下因素，也可提高測量精度：

1、霍耳傳感器基于霍耳效應原理工作，對環境磁場較為敏感，要遠離變壓器、電抗器等強磁場設備；

2、原邊導線從傳感器內孔中心穿過，盡可能不要放偏，盡量占滿內孔；

3、傳感器信號線與功率線（功率母排、電纜等）避免近距離平行走線；

4、定期標定校準；

三、總結

測試儀器結合霍爾傳感器的測試方案應用在工業生產、汽車、新能源等各大領域，測量精度不僅有測試儀器決定，同時，傳感器也發揮著不可或缺的作用，在測試過程中，關注如何提高霍爾傳感器的精度有重要意義。