伴随着城市人口和建设规模的扩大，各种用电设备的增多，用电量越来越大，城市的供电设备经常超负荷运转，用电环境变得越来越恶劣，对电源的“考验”越来越严重。据统计，每天，用电设备�*馐�120次左右各种的电源问题的侵扰，电子设备故障的60%来自电源[7]。因此，电源问题的重要性日益凸显出来。原先作为配角，资金投入较少的电源越来越受到厂商和研究人员的重视，电源技术遂发展成为*门崭新的技术。
而今，小小的电源设备已经融合了越来越多的新技术。例如开关电源、硬开关、软开关、参数稳压、线性反馈稳压、磁放大器技术、数控调压、PWM、SPWM、电磁兼容等等。实际需求直接推动电源技术不断发展和进步，为了自动*测和显示电流，并在过流、过压等危害情况发生时具有自动保护功能和更高*的智能控制，具有传感*测、传感采样、传感保护的电源技术渐成趋势，*测电流或电压的传感器便应运而生并在我*开始受到广大电源设计者的青睐，本文主要介绍南京中旭电子科技有限公司的电流传感器。
二、电流传感器的工作原理
当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，并存在以下关系式：
IS* NS= IP*NP
其中，IS―副边电流；
IP―原边电流；
NP―原边线圈匝数；
NS―副边线圈匝数；
NP/NS―匝数比，*般取NP=1。
电流传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比
IS*般很小，只有10~400mA。如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到*个与原边
电流成正比的大小为几伏的电压输出信号。
2、传感器供电电压VA
VA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，另外，传感器的供电电压VA又分为正*供电电压VA+和负*供电电压VA-。要注意单相供电的传感器，其供电电压VAmin是双相供电电压VAmin的2倍，所以其测量范围要相供高于双电的传感器。
3、测量范围Ipmax
测量范围指电流传感器可测量的*大电流值，测量范围*般高于标�*疃ㄖ礗PN。
三、电流传感器主要特性参数
1、标�*疃ㄖ礗PN和额定输出电流ISN
IPN指电流传感器所能测试的标�*疃ㄖ担糜行е当硎荆ˋ.r.m.s），IPN的大小与传感器产品的型号有关。 ISN指电流传感器额定输出电流，*般为10~400mA，当然根据某些型号具体可能会有所不同。
2、 偏移电流ISO
偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时，在25℃，IP=0时的情况下，偏移电流已调至*小，但传感器在离开生产线时，都会产生*定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。
3、 线性度
线性度决定了传感器输出信号（副边电流IS）与输入信号（原边电流IP）在测量范围内成正比的程度，南京中旭电子科技有限公司的电流传感器线性度要优于0.5%。
4、 温度漂移
偏移电流ISO是在25℃时计算出来的，当霍尔电*周边环境温度变化时，ISO会产生变化。因此，考虑偏移电流ISO的*大变化是很重要的，其中，IOT是指电流传感器性能表中的温度漂移值。
5、 过载
电流传感器的过载能力是指发生电流过载时，在测量范围之外，原边电流仍会增加，而且过载电流的持续时间可能很短，而过载值有可能超过传感器的允许值，过载电流值传感器*般测量不出来，但不会对传感器造成损坏。
6、 精度
霍尔效应传感器的精度取决于标�*疃ǖ缌鱅PN。在+25℃时，传感器测量精度与原边电流有*定影响，同时评定传感器精度时还必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响
四、传感器型号、结构和安装
1、 HNC025A电流传感器
HNC-025A电流传感器是*种量程很小的传感器，所能测量的额定电流为5、6、8、12、25A，原边管脚的不同接法可确定额定测量电流为多少，参见说明书。
2、带线电流传感器
如常规电流传感器*样，*般传感器都有正*（+）、负*（-）、测量端（M）及地（0）四个管脚，但带线电流传感器则没有此四个管脚，而是有红、黑、黄、绿三根引线，分别对应于正*、负*、测量端及地。同时在大多传感器中有*内孔，测量原边电流时要将导线穿过该内孔。孔径大小与产品型号、测量电流大小有着必然的关系。
不管是什么型号的电流传感器，安装时管脚的接线应根据说明书所注情况进行相应连线。
（1）在测量交流电时，必须强制使用双*性供电电源。即传感器的正*（+）接供电电源“+VA”端，负*接电源的“-VA”端，这种接法叫双*性供电电源。同时测量端（M）通过电阻接电源“0V”端（单指零磁通式）。
（2）在测量直流电流时，可使用单*性或单相供电电源，即将正*或负*与“0V”端短接，从而形成只有*个电*相接的情况。
另外，安装时必须全面考虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合。
五、提高测量精度的方法
除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外，通过下述方法还可以提高测量精度：
1、原边导线应放置于传感器内孔中*，尽可能不要放偏；
2、原边导线尽可能*放满传感器内孔，不要留有空隙；
3、需要测量的电流应接近于传感器的标�*疃ㄖ礗PN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有*个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中*绕十圈（*般情况，NP=1；在内孔中绕*圈，NP=2；……；绕九圈，NP=10，则NP×10A=100A与传感器的额定值相等，从而可提高精度）；
4、当欲测量的电流值为IPN/10的时，在25℃仍然可以有较高的精度。
六、传感器的抗干扰性
1、电磁场
霍尔效应电流传感器，利用了原边导线的电磁场原理。因此下列因素直接影响传感器是否受外部电磁场干扰。
（1）传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化；
（2）外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电*的位置；
（3）安装传感器所使用的材料有*磁性；
（4）所使用的电流传感器是否屏蔽；
为了尽量减小外部电磁场的干扰，*好按上述要求安装传感器。
七、传感器标定
1、偏移电流ISO
偏移电流必须在IP=0、环境温度T≈25℃的条件下进行校准，（双*性供电）接线，且测量电压VM必须满足：VMㄑRM×ISO
2、精度
在IP=IPN（AC or DC）、环境温度T≈25℃、传感器双*性供电、RM为实际测量电阻的条件下进行测量。3、保护性测
（1）测量电路短路
此项测试必须在IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM为实际应用中的电阻条件下进行，输出与地接*开关，开关应在*分钟之内合上和打开。
（2）测量电路开路
此项测试条件为IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM是实际应用中的电阻条件下进行，输出与电阻接*开关，开关S应在*分钟之内完成闭合/打开切换动作。
（3）电源意外倒置测试
为防止电源意外倒置而使传感器损坏，在电路中*门加装了保护二*管，此项测试可使用万用表测试二*管两端，测试应在IP=0、环境温度T≈25℃、传感器不供电、不连接测量电阻的条件下进行。可使用以下两种方法测试：
第*种：万用表红表笔端接传感器“M”端，万用表黑表笔端接传感器“+”端；
第二种：万用表红表笔接传感器负*，万用表黑表笔接传感器M端；
在测试中，如万用表鸣笛，说明二*管已损坏。
八、传感器应用计算
电流传感器的主要计算公式如下：
NPIP=NSIS； 计算原边或副边电流
VM=RMI； 计算测量电压
VS=RSIS； 计算副边电压
VA=e+VS+VM； 计算供电电压
其中，e是二*管内部和晶体管输出的压降，不同型号的传感器有不同的e值。这里我们仅以HNC-300LT为例，这种传感器的匝数比NP/NS=1/2000、标�*疃ǖ缌髦礗PN=300A rms 、供电电压VA的范围为±12V~±15V（±5%）、副边电阻RS=30Ω ，在双*性（±VA）供电，其传感器测量量程>100A且*防止供电电源意外倒置的保护二*管的情况下，e=1V。在上述条件下：
（1）给定供电电压VA，计算测量电压VM和测量电阻RM：
假设：供电电压VA=±15V
根据上述公式得：
测量电压VM=9.5V；
测量电阻RM=VM/IS =63.33 Ω ；
副边电流IS=0.15A。
所以当我们选用63.33 Ω 的测量电阻时，在传感器满额度测量时，其输出电流信号为0.15A ，测量电压为9.5V。
（2）给定供电电压和测量电阻，计算欲测量的峰值电流；
假设：供电电压VA=±15V，测量电阻RM=12 Ω ，
则：VM+VS=（RM+RS）×IS =VA-e=14V
而：RM+RS=12W+30W=42W，
则*大输出副边电流：ISmax= 0.333A
原边峰值电流：IPmax=ISmax（NS/NP）=666A
这说明，在上述条件下，传感器所能测量的*大电流即原边峰值电流为666A。如果原边电流大于此值，传感器虽测量不出来，但传感器不会被损坏。
（3）测量电阻（负载电阻）能影响传感器的测量范围。
测量电阻对传感器测量范围也存在影响，所以我们需要精*选择测量电阻。用下式可计算出测量电阻：
其中，VAmin―扣除误差后的*小供电电压；
e―传感器内部晶体管的电压降；
RS―传感器副边线圈的电阻；
ISmax―原边电流IP为*大值时的副边电流值。
另外我们可以通过下式确认所选传感器的稳定性。
如果VAmin不符合上式，则会造成传感器的不稳定。*旦出现这种情况，我们可以有以下三种方法克服：
（1）更换电压更大的供电电源；
（2）减小测量电阻的值；
（3）将传感器更换成RS较小的传感器。
例如，某种型号的电流传感器，其标�*疃ǖ缌鱅PN=1000A，匝数比NP/NS=1/2000，e值为1.5V，副边电阻RS=30 Ω ，测量电阻RM=15W，用15V电源单*性供电。则VA=30V（单*性供电是双*性供电的2倍）， 而：IS=IP×NP/NS =0.5A
VS=RS×IS=15V
VM=RM×IS=7.5V
=24V<30V
通过以上*验，可知这种传感器在此条件下测量能保证稳定性。它所能测量的原边电流的*大值（即测量范围）为：
=1267A
九、结束语
在城市用电设备增多，农村供电设备老化欠修的情况下，城乡各地经常会出现电压不稳、电路短路、过流等现象，结果造成人民生活不便和仪器损毁。在电源技术中使用传感*测功能可以使电源设备更加小型化、智能化和安全可靠。
电源技术发展到今天，已融合了电子、功率集成、自动控制、材料、传感、计算机、电磁兼容、热工等诸多技术*域的精华，我们有理由相信，在21世纪的电源技术中，传感器也将发挥着至关重要的作用，所以对电流传感器的应用和设计开发，传感器工作者应该给予足够重视。
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