霍爾轉速傳感器HC-1024PA是以霍爾元件為核心構成的一種傳感器。霍爾傳感器具有結構牢固，體積小，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐振動，不怕灰塵、油垢及鹽霧等的污染或腐蝕等優點。

霍爾傳感器的工作原理
    霍爾傳感器是利用霍爾效應工作的傳感器。霍爾效應是指置于磁場中的靜止載流導體，當電流方向與磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢的現象。

霍爾集成電路結構分析 
  霍爾集成電路按輸出方式可分為線性型和開關型，若按集成電路內部的有源器件可分為雙極型和MOS型。圖2、圖3分別示出了一種雙極型霍爾集成電路內部的原理結構和邏輯結構，圖2為開關型的，圖3為線性型的。 
    在圖2中IC內通過霍爾元件H的磁性檢測反映為高低電平的輸出。V1、V2組成差分放大器，它將霍爾電勢放大，其放大倍數約幾十倍；V3、V4組成施密特觸發器，它將放大的霍爾電勢整形為矩形脈沖；V5、V6進一步對矩形脈沖緩沖放大；V7、V8為開路集電極輸出管。圖2a中有兩個輸出端，這里之所以采用集電極開路輸出結構，是因為它可以有較大的負載能力，且易于與不同類型的電路接口，但亦有部分霍爾集成電路采用發射極開路輸出形式，如圖2b、2c所示。 
    圖3所示是線性霍爾集成電路的內部結構，其輸出電壓能隨外加磁場強度的變化而連續變化，其輸出變化曲線一般如圖4所示。它的特點是靈敏度高，輸出動態范圍寬、線性度好。圖3a中V1、V2為差分放大器，R1、R2射極電阻的負反饋展寬了電路的線性范圍，V5、V6**級差分放大使放大倍數很高。有的線性霍爾集成電路還設置了引出端外接電位器進行補償、調零或改變電路的靈敏度。 
霍爾轉速傳感器HC-1024PA

是霍爾技術應用的理論基礎，當通有小電流的半導體
薄片置于磁場中時，半導體內的載流子受洛倫茲力的作用發生偏轉，使半導體兩側產生電勢
差，該電勢差即為霍爾電壓VH，VH與磁感應強度B 及控制電流IC成正比，經過理論推算有式
（1 ）關系。

    VH= （RH/d）×B ×IC（1 ）

    式中：B 為磁感應強度；IC為控制電流；RH為霍爾系數；d 為半導體厚度。

    式（1 ）中，若保持控制電流IC不變，在一定條件下，可通過測量霍爾電壓推算出磁感
應強度的大小，由此建立了磁場與電壓信號的聯系。根據這一關系式，人們研制出了用于測
量磁場的半導體器件，即霍爾器件。

    2.2 閉環霍爾電流傳感器的工作原理閉環霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元
件用于隔離檢測電流的模塊化產品，它的工作原理是霍爾磁平衡式（或稱霍爾磁補償式、霍
爾零磁通式）。眾所周知，當電流流過一根導線時，將在導線周圍產生磁場，磁場的大小與
流過導線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進行檢測，
由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線形關系，因此，可利用霍爾器件測得
的輸出信號，直接反映出導線中的電流大小，即I ∝B ∝VH（2 ）

    式中：I 為通過導線的電流； B為導線通電流后產生的磁感應強度。

    當選擇適當的比例系數后，上述關系可以表示為等式。

    對于霍爾輸出電壓信號VH的處理，人們設計了許多種電路，但總體來講可分為兩類，一
類為開環（或稱直測式、直檢式）霍爾電流傳感器；另一類為閉環（或稱零磁通式、磁平衡
式）霍爾電流傳感器。針對霍爾傳感器的電路形式而言，人們*容易想到的是將霍爾器件的
輸出電壓用運算放大器直接進行信號放大，得到所需要的信號電壓，由此電壓值來標定原邊
被測電流大小，這種形式的霍爾傳感器通常稱為開環霍爾電流傳感器。開環霍爾傳感器的優
點是電路形式簡單，成本相對較低；其缺點是其精度、線性度較差，響應時間較慢，溫度漂
移較大。為了克服開環傳感器的不足，上世紀80年代末期，便出現了閉環霍爾電流傳感器。

    閉環霍爾電流傳感器的工作原理是磁平衡式的，即原邊電流（IN）所產生的磁場，通過
一個副邊線圈的電流（IM）所產生的磁場進行補償，使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作
狀態。當原副邊補償電流產生的磁場在磁芯中達到平衡時，即N1×IN=N2 ×IM（3 ）

    式中：N1為原邊線圈的匝數；N2為副邊線圈的匝數。

    由式（3 ）可以看出，當已知傳感器原邊和副邊線圈匝數時，通過測量副邊補償電流IM
的大小，即可推算出原邊電流IN的值，從而實現了原邊電流的隔離測量。

    3 閉環霍爾電流傳感器的主要性能閉環霍爾電流傳感器是近10年來出現的高技術模塊化
產品，其性能大大優于開環霍爾電流傳感器，同時與傳統的分流器或互感器的電流測量方法
相比亦有許多優點。閉環霍爾電流傳感器主要有以下特點：1 ）可以同時測量任意波形電流，
如：直流、交流、脈沖電流；2 ）副邊測量電流與原邊被測電流之間完全電氣隔離，絕緣電
壓一般為2kV ～12kV；3 ）電流測量范圍寬，可測量額定1mA ～50kA電流；4 ）跟蹤速度di/dt>50A/
μs ；5 ）線性度優于0.1 ％IN；6 ）響應時間<1μs ；7 ）頻率響應0 ～100kHz. 4 傳感
器在車用電源系統中的應用閉環霍爾電流傳感器的應用范圍很廣，目前已成功地應用于逆變
焊機，發電及輸變電設備，電氣傳動，數控機床等工業產品上。我們假以南京中旭的額定電
流為300A的HNC-300S型霍爾電流傳感器為例，說明這種傳感器的應用（傳感器電參數略）。
在某型地面車輛上裝備了一套獨立的大功率發電系統，該發電系統設計選用了HNC －300S型
閉環霍爾電流傳感器作為系統電流檢測部件，通過對傳感器的輸出信號進行處理，設定限流
工作點，確保發電系統的輸出功率不高于發電機的額定功率。閉環霍爾電流傳感器HNC －300S
的應用，很好地實現了上述應用目的。

當發電機G 輸出正端匯流母線穿過HNC －300S的原邊電流穿孔，由傳感器HNC －300S檢

測發電機的輸出電流，傳感器的輸出IM與發電機控制盒相連，由發電機控制盒設定發電機的
輸出電流控制點，依據此信號，對發電機的輸出電流加以限制，避免發電機因輸出功率過高
而發生故障或損壞，從而保證發電系統正常工作。

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