一種霍爾電流傳感器的電路設計
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2．4 反饋電路
零磁通霍爾傳感器利用磁平衡原理：一次側電流(被測電流)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，通過(guò)二次線(xiàn)圈電流進(jìn)行補償，使磁芯始終處于零磁通工作狀態(tài)。當Io剛通過(guò)磁環(huán)，Is尚未形成時(shí)，霍爾元件檢測出N1I0所產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號，經(jīng)放大級放大，推動(dòng)驅動(dòng)級。由于N2為補償線(xiàn)圈，通過(guò)線(xiàn)圈電流不會(huì )突變，因此，Is逐漸上升，N2Is所產(chǎn)生的磁場(chǎng)補償了N1I0所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。因此，霍爾元件輸出降低，Is上升減慢。當N2Is=N1I0時(shí)，磁場(chǎng)為零，霍爾元件輸出為零。但由于線(xiàn)圈的緣故，Is還會(huì )上升，這樣，N2Is>N1I0，補償過(guò)沖，霍爾元件輸出變號，輸出驅動(dòng)級使Is減小。如此反復在平衡點(diǎn)附近振蕩?？梢栽诜答伨€(xiàn)圈上接一個(gè)精阻，通過(guò)測量電阻端的電壓，計算Is的大小，通過(guò)N2Is=N1I0計算通電電流I0的大小，一般情況下N1=1。
2．5 不等位電勢補償
不等位電勢是霍爾元件在加控制電流而不加外磁場(chǎng)時(shí)出現的霍爾電勢，稱(chēng)其為零位誤差。在分析不等位電勢時(shí)，可將霍爾元件等效為一個(gè)電橋，控制電極1、3和霍爾電極2、4可看作電橋的電阻連接點(diǎn)。它們之間分布電阻R1、R2、R3、R4構成4個(gè)橋臂，控制電壓可視為電橋的工作電壓。
理想情況下，不等位電勢UM=O，對應于電橋的平衡狀態(tài)，此時(shí)R1=R2=R3=R4。如果霍爾元件的UM≠O，則電橋就處于不平衡狀態(tài)，此時(shí)R1、R2、R3、R4的阻值有差異，UM就是電橋的不平衡輸出電壓。只要能使電橋達到平衡的方法都可作為不等位電勢的補償方法。
本系統中不等位電勢補償方法為：在I0=0的情況下，系統上電，用萬(wàn)用表測試傳感器的輸出引腳電壓值是否為零；為零則表示不等位電勢UM=0。如果不等于零，用螺絲刀調節電位器W104390E使UM=0。
2．6 溫度補償問(wèn)題
由于載流子濃度等隨溫度變化而變化，會(huì )導致霍爾元件的內阻、霍爾電勢等也隨溫度變化而變化。這種變化程度隨不同半導體材料有所不同，而且溫度高到一定程度，產(chǎn)生的變化相當大。溫度誤差是霍爾元件測量中不可忽視的誤差。
針對溫度變化導致內阻(輸入、輸出電阻)的變化，可以采用對輸入或輸出電路的電阻進(jìn)行補償。對霍爾元件進(jìn)行溫度補償的方法有很多種：采用恒流源提供控制電流、合理選擇負載電阻、采用熱敏電阻，也可以將整個(gè)霍爾電流傳感器進(jìn)行監測補償。其中最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法就是用熱敏電阻對霍爾元件進(jìn)行溫度補償。
對于由溫度系數較大的半導體材料(如銻化銦)制成的霍爾元件，常采用圖3所示的溫度補償電路，其中Rt是熱敏元件(熱電阻或熱敏電阻)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/179932.htm
圖3(a)是在輸入回路進(jìn)行溫度補償電路，當溫度變化時(shí)，用Rt的變化來(lái)抵消霍爾元件的乘積靈敏度S和輸入電阻Ri變化對霍爾輸出電勢Vk的影響。圖3(b)則是在輸出回路進(jìn)行溫度補償的電路，當溫度變化時(shí)，用Rt的變化來(lái)抵消霍爾電勢Vk和輸出電阻R0變化對負載電阻RL上的電壓UL的影響。安裝測量電路時(shí)，應使熱敏元件和霍爾元件的溫度一致。
3 測試結果
3．1 連接電路
1)由DF1731SB3A型雙路電源提供±18 V電壓，經(jīng)過(guò)電壓轉化芯片輸出穩定的±5 V電壓，給霍爾電流傳感器提供工作電壓，分別接傳感器P1口的引腳1(GND)、2(+5 V)、3(-5 V)。P2口的引腳1為輸出端，引腳3為GND。
2)仔細檢查電路，確認無(wú)誤后上電?；魻杺鞲衅鞯妮敵鼋覷NI-TUTS8A型萬(wàn)用表。先調節HW30082、引腳3之間的100 kΩ電位器，使零點(diǎn)電壓盡可能地接近0 mV。
3)將待檢測通電導線(xiàn)穿過(guò)集磁環(huán)。采用的方法是在8 Ω的功率電阻上施加電壓，如果是交流電壓電源TektronixAFG310，則產(chǎn)生交流電；如果是直流電源DF1731SB3A，則產(chǎn)生直流，通過(guò)改變電壓的大小改變電流的大小。
3．2 線(xiàn)性度的測量
線(xiàn)性度是指輸出對于輸入的跟蹤度的好壞，輸出與輸入有良好的線(xiàn)性關(guān)系。表1為測試數據，在不等位電勢為0 mV時(shí)，用UNI-T UTS8A型萬(wàn)用表測量的數據。
當電阻兩端接交流電壓時(shí)，由Tektronix AFG310型交流信號源提供電壓，輸出接TektronixTDS型示波器，改變交流電壓幅值的大小，觀(guān)察示波器上波形幅度的大小。經(jīng)觀(guān)察線(xiàn)性度很好。調節AD620的放大倍數，可以使被測電流達到±99．6 A，一般的傳感器電流范圍為±50 A，因此該傳感器的動(dòng)態(tài)測試范圍提高了將近50％。
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