1、霍爾電流由于具有精度高、線性好、頻帶寬、響應快、過載能力強和不損失被測電路能量等諸多優(yōu)點，因而被廣泛應用于變頻調速裝置、逆變裝置、UPS電源、逆變焊機、變電站、電解電鍍、數控機床、微機監(jiān)測系統(tǒng)、電網監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測大電流、電壓的各個領域中。在電力電子產品中，對大電流進行精確的檢測和控制也是產品安全可靠運行的根本保證。

2、霍爾傳感器的性能特點

霍爾電流傳感器具有優(yōu)越的電性能，是一種先進的、能隔離主電路回路和電子控制電路的電檢測元件。它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點，同時又克服了互感器和分流器的不足(互感器只適用于50Hz工頻測量;分流器無法進行隔離測量)。 利用同一只霍爾電流傳感器既可以檢測交流也可以檢測直流，甚至可以檢測瞬態(tài)峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代產品?；魻栯娏鱾鞲衅骶呷缦绿攸c：可測量任意波形的電流?；魻栯娏鱾鞲衅骺梢詼y量任意波形的電流參量，如直流、交流和脈沖波形等。也可以對瞬態(tài)峰值參數進行測量，其副邊電路可以忠實地反映原邊電流的波形。 這一點普通互感器無法與其相比，因為普通的互感器一般只適用于50Hz的正弦波;精度高。一般的霍爾電流傳感器在工作區(qū)域內的精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量，而普通互感器精度一般為3%～5%，且只適合于50Hz的正弦波形;線性度優(yōu)于0.5%;動態(tài)性能好。一般霍爾傳感器動態(tài)響應時間小于7μs，跟蹤速度di/dt高于50A/μs;

霍爾電流傳感器以其優(yōu)異的動態(tài)性能為提高現(xiàn)代控制系統(tǒng)的性能提供了關鍵的基礎(無感元件)。一般普通互感器的動態(tài)響應時間為10～20μs，這顯然已不適應工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的需要(感性元件)。工作頻帶寬。可在0～20kHz頻率范圍內很好地工作;過載能力強，測量范圍大(0～±10000A)可靠性高，平均無故障工作大于5×10000小時;尺寸小，重量輕，易于安裝且不會給系統(tǒng)帶來任何損失。

3、霍爾傳感器的工作原理

霍爾電流傳感器是根據霍爾原理制成的。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直式?；魻栯娏鱾鞲衅饕话阌稍呺娐?、聚磁環(huán)、霍爾器件、(次級線圈)和放大電路等組成。

3.1 直放式電流傳感器(開環(huán)式)

眾所周知，當電流通過一根長導線時，在導線周圍將產生一磁場，這一磁場的大小與流過導線的電流成正比， 它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經信號放大器放大后直接輸出，一般的額定輸出標定為4V。

3.2 磁平衡式電流傳感器(閉環(huán)式)

磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產生的磁場通過一個次級線圈電流所產生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。

磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感 應到霍爾器件上， 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ，該磁場與被測電流產生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘 所產生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。

半導體技術的發(fā)展日新月異，涉及到我們生活的方方面面，如智能手機、平板電腦、地鐵、汽車等等。隨著應用的不斷深入，對于半導體材料表征的要求也越來越高，而霍爾效應測試表征能直接測試出材料的電阻率、遷移率和載流子濃度及類型等，高精度的霍爾表征就變得尤為重要。

目前市面的霍爾測試主要分為直流霍爾測試、交流磁場霍爾測試、快速霍爾測試三種方法。

1、直流(DC)霍爾測試

一種比較通用的技術，對于霍爾測試而言，霍爾電壓的精準測量至關重要。通常儀器測的電壓中包含霍爾電壓、偏置電壓、熱電壓等。普通的半導體材料的霍爾電壓很大，偏置電壓、熱電壓等誤差信號占比很小，所以分辨出霍爾電壓比較容易。傳統(tǒng)的儀表都采用這種測量方式。

2、交流磁場(AC)霍爾測試

對于低遷移率等材料，霍爾電壓遠遠小于誤差電壓，用傳統(tǒng)的直流磁場的方式測試很難測準確，AC交流磁場測試方法可以利用鎖相放大器提取霍爾電壓并將信號放大，再通過高精度的電壓表將霍爾電壓進行準確的測量。這種方式可測得的材料的遷移率低至10-3cm2/v s。市面上采用AC交流磁場測試方法的儀器有Lake Shore的8400系列(加AC交流磁場選件)霍爾測試系統(tǒng)，系統(tǒng)測試功能強大，可以根據樣品需求選擇高溫、低溫、高阻、低阻、偏壓等選件。

3、快速霍爾測試技術(FastHall)

美國Lake Shore公司的新?！铮渥钚庐a品是M91快速霍爾測試儀。FastHall不需要像上述兩種方法一樣通過翻轉磁場去除偏置電壓誤差。FastHall基于互易定理，利用旋轉電流的方式達到和反轉磁場一樣的效果，大大提高測試速度，而極快的測試速度可以有效避免溫度和偏置電壓的影響，使測試更精確。M91還具備直流測試功能，并能夠與您已有的永磁鐵、電磁鐵、超導磁體配合使用。例如和各個廠家的超導磁體，PPMS等設備進行連用，在高磁場及低溫下進行快速的霍爾測試。

在磁性傳感器中，利用霍爾效應的傳感器稱為霍爾傳感器?；魻杺鞲衅靼◣讉€部分。首先，它包含一個霍爾元件，該霍爾元件輸出通過霍爾效應產生的霍爾電壓(HV)。其次，它包含一個霍爾IC，該霍爾IC使霍爾輸出通過IC工藝變?yōu)楦?低數字輸出。第三，它包含一個線性霍爾IC，可放大并線性化霍爾輸出。

霍爾電流傳感器的應用

霍爾電流傳感器的應用場合

1、在逆變器中的應用： 在逆變器中，用霍爾電流傳感器可進行接地故障檢測、直接側和交流側的模擬量傳感，以保證逆變器能安全工作。

2、在直流自動控制調速系統(tǒng)中的應用 ：在直流自動控制調速系統(tǒng)中，用霍爾電流電壓傳感器可以直接代替電流互感器，不僅動態(tài)響應好，還可實現(xiàn)對轉子電流的最佳控制以及對晶閘管進行過載保護。

3、繼電保護與測量 ：在工業(yè)應用中，來自高壓三相輸電線路電流互感器的二次電流，如分別經三只霍爾電流傳感器，按比例轉換成毫伏電壓輸出，然后再經運算放大器放大及有源濾波，得到符合要求的電壓信號，可送微機進行測量或處理。在這里使用霍爾電流傳感器可以很方便地實現(xiàn)了無畸變、無延時的信號轉換。

4、在不間斷電源中的應用： 在該應用中，用霍爾電流傳感器進行控制，保證逆變電源正常工作。使用霍爾電流傳感器1發(fā)出信號并進行反饋，以控制晶閘管的觸發(fā)角，霍爾電流傳感器2發(fā)出的信號控制逆變器，霍爾電流傳感器3控制浮充電源。由于其響應速度快，霍爾電流傳感器特別適用于計算機中的不間斷電源。

5、在電子點焊機中的應用 ：在電子點焊機電源中，霍爾電流傳感器起測量和控制作用。它的快速響應能再現(xiàn)電流、電壓波形，將它們反饋到可控整流器A、B，可控制其輸出。用斬波器給直流迭加上一個交流，可更精確地控制電流。用霍爾電流傳感器進行電流檢測，既可測量電流的真正瞬時值，又不致引入損耗。

6、用于電車斬波器的控制： 電車中的調速是由調整電壓實現(xiàn)的。而將霍爾電流傳感器和其它元件配合使用，并將傳感器的所有信號輸入控制系統(tǒng)，可確保電車正常工作。

7、在交流變頻調速電機中的應用： 用變頻器來對交流電機實施調速，在世界各發(fā)達國家已普遍使用，且有取代直流調速的趨勢。用變頻器控制電機實現(xiàn)調速，可節(jié)省10%以上的電能。在變頻器中，霍爾電流傳感器的主要作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應時間往往小于5μs，因此，出現(xiàn)過載短路時，在晶全管未達到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護。

8、用于電能管理： 霍爾電流傳感器，可安裝到配電線路上進行負載管理。霍爾電流傳感器的輸出和計算機連接起來，對用電情況進行監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)過載，便及時使受控的線路斷開，保證用電設備的安全。用這種裝置，也可進行負載分配及電網的遙控、遙測和巡檢等。

9、在接地故障檢測中的應用： 在配電和各種用電設備中，可靠的接地是保證配電和用電設備安全的重要措施。采用霍爾電流傳感器來進行接地故障的自動監(jiān)測，可保證用電安全。

10、在電網無功功率自動補償中的應用： 電力系統(tǒng)無功功率的自動補償，是指補償容量隨負荷和電壓波動而變化，及時準確地投入和切除電容器，避免補償過程中出現(xiàn)過補償和欠補償的不合理和不經濟，使電網的功率因數始終保持最佳。無功功率的自動采樣若用霍爾電流、電壓傳感器來進行，由于它們的響應速度快，且無相位差，在保證“及時、準確”上會具有顯著的優(yōu)點。

11、霍爾鉗形電流表： 將磁芯做成張合結構，在磁芯開口處放置霍爾器件，將環(huán)形磁芯夾在被測電流流過的導線外，即可測出其中流過的電流。這種鉗形表既可測交流也可測直流。用鉗形表可對各種供電和用電設備進行隨機電流檢測。 12、電功率測量 ：將負載電壓進行變換，令其與霍爾器件的工作電流成比例，將負載電流通入磁芯繞組中，作為霍爾電流傳感器的被測電流，霍爾電流傳感器輸出的霍爾電壓即可指示功率，以構成霍爾功率計。

12、在電力工頻諧波分析儀中的應用 ：在電力系統(tǒng)中，電網的諧波含量一般用電力工頻諧波儀來進行測試。為了將被測電壓和電流變換成適合計算機A/D采樣的電壓，人們曾將各種電力工頻諧波分析儀的取樣裝置，如電流互感器、電壓互感器、電阻取樣與光隔離耦合電路等和霍爾電流傳感取樣測試對比，結果表明霍爾電流傳感器最為適用。