圖39霍爾電流傳感器在逆變器中的應(yīng)用

（CS為霍爾電流傳感器）

圖40霍爾電流傳感器在UPS中的應(yīng)用

（1、2、3均為霍爾電流傳感器）

圖41霍爾電流傳感器在電子點(diǎn)焊機(jī)中的應(yīng)用

3.2.12.3在逆變器中的應(yīng)用

　　在逆變器中，用霍爾電流傳感器進(jìn)行接地故障檢測、直接側(cè)和交流側(cè)的模擬量傳感，以保證逆變器能安全工作。應(yīng)用線路如圖39所示。

3.2.12.4在不間斷電源中的應(yīng)用

　　如圖40所示，霍爾電流傳感器1發(fā)出信號并進(jìn)行反饋，以控制晶閘管的觸發(fā)角，電流傳感器2發(fā)出的信號控制逆變器，傳感器3控制浮充電源。用霍爾電流傳感器進(jìn)行控制，保證逆變電源正常工作。由于其響應(yīng)速度快，特別適用于計(jì)算機(jī)中的不間斷電源。

3.2.12.5在電子點(diǎn)焊機(jī)中的應(yīng)用

　　在電子點(diǎn)焊機(jī)電源中，霍爾電流傳感器起測量和控制作用。它的快速響應(yīng)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(gè)交流，可更地控制電流。用霍爾電流傳感器進(jìn)行電流檢測，既可測量電流的真正瞬時(shí)值，，又不致引入損耗，如圖41所示。

3.2.12.6用于電車斬波器的控制

　　電車中的調(diào)速是由調(diào)整電壓實(shí)現(xiàn)的。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。其控制原理示

圖42霍爾電流傳感器在電車斬波器中的應(yīng)用

圖43在變頻調(diào)速電機(jī)中的應(yīng)用

（I，R，S，T均為霍爾電流傳感器）

圖44用于電能管理的霍爾電流傳感器

圖45霍爾接地故障檢測器的原理和結(jié)構(gòu)

于圖42。圖中，SCR1是主串聯(lián)晶閘管，SCR2為輔助晶閘管，Lo、Co組成輸入濾波器，Ls是平滑扼流圈，M1～M5是霍爾電流傳感器。

3.2.12.7在交流變頻調(diào)速電機(jī)中的應(yīng)用

　　用變頻器來對交流電機(jī)實(shí)施調(diào)速，在世界各發(fā)達(dá)國家已普遍使用，且有取代直流調(diào)速的趨勢。用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)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(hù)昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間短于1μs，因此，出現(xiàn)過載短路時(shí)，在晶全管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護(hù)，如圖43所示。

3.2.12.8用于電能管理

　　圖44給出一種用于電能管理的電流傳感器的示意圖。圖中，12是通電導(dǎo)線，11是導(dǎo)磁材料帶，17是霍爾元件，19是霍爾元件的輸入、輸出引線。由此構(gòu)成的電流傳感器，可安裝到配電線路上進(jìn)行負(fù)載管理?；魻柶骷妮敵龊陀?jì)算機(jī)連接起來，對用電情況進(jìn)行監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)過載，便及時(shí)使受控的線路斷開，保證用電設(shè)備的安全。用這種裝置，也可進(jìn)行負(fù)載分配及電網(wǎng)的遙控、遙測和巡檢等。

3.2.12.9在接地故障檢測中的應(yīng)用

　　在配電和各種用電設(shè)備中，可靠的接地是保證配電和用電設(shè)備安全的重要措施。采用霍爾電流傳感器來進(jìn)行接地故障的自動(dòng)監(jiān)測，可保證用電安全。圖45示出一種霍爾接地故障監(jiān)測裝置。

3.2.12.10在電網(wǎng)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償中的應(yīng)用

　　電力系統(tǒng)無功功率的自動(dòng)補(bǔ)償，是指補(bǔ)償容量隨負(fù)荷和電壓波動(dòng)而變化，及時(shí)準(zhǔn)確地投入和切除電容器，避免補(bǔ)償過程中出現(xiàn)過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)牟缓侠砗筒唤?jīng)濟(jì)，使電網(wǎng)的功率因數(shù)始終保持。無功功率的自動(dòng)采樣若用霍爾電流、電壓傳感器來進(jìn)行，在保證“及時(shí)、準(zhǔn)確”上具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兊捻憫?yīng)速度快，且無相位差，如圖46所示。

圖46電網(wǎng)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器的原理框圖

3.2.12.14霍爾鉗形電流表

　　將磁芯做成張合結(jié)構(gòu)，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(dǎo)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。圖48示出一種數(shù)字鉗形交流電流表的線路。

用鉗形表可對各種供電和用電設(shè)備進(jìn)行隨機(jī)電流檢測。

3.2.13電功率測量

　　使負(fù)載電壓變換，令其與霍爾器件的工作電流成比例，將負(fù)載電流通入磁芯繞組中，作為霍爾電流傳感器的被測電流，即可構(gòu)成霍爾功率計(jì)。由霍爾器件輸出的霍爾電壓來指示功率，其工作原理如圖49所示。

3.2.12.11在電力工頻諧波分析儀中的應(yīng)用

　　在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的諧波含量用電力工頻諧波儀來進(jìn)行測試。為了將被測電壓和電流變換成適合計(jì)算機(jī)A/D采樣的電壓，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(jié)果表明霍爾電流傳感器為適用。對比結(jié)果如表8所示。

表8電力工頻諧波分析儀中使用的3種接口部件

的比較（LEM模塊是一種霍爾零磁通電流傳感器）

接口部件

性能、特點(diǎn)3.2.12.12在開關(guān)電源中的應(yīng)用

近代出現(xiàn)的開關(guān)電源，是將電網(wǎng)的非穩(wěn)定的交流電壓變換成穩(wěn)定的直流電壓輸出的功率變換裝置。無論是電壓控制型還是電流控制型開關(guān)電源，均采用脈沖寬度調(diào)制，借助驅(qū)動(dòng)脈沖寬度與輸出電壓幅值之間存在的某種比例關(guān)系來維持恒壓輸出。其中，寬度變化的脈沖電壓或電流的采樣、傳感等均需用電流、電壓傳感器來完成?；魻栯娏?、電壓傳感器以其頻帶寬、響應(yīng)時(shí)間快以及安裝簡便而成為的電流、電壓傳感器。

3.2.12.13在大電流檢測中的應(yīng)用

　　在冶金、化工、超導(dǎo)體的應(yīng)用以及高能物理（例如可控核聚變）試驗(yàn)裝置中都有許多超大型電流用電設(shè)備。用多霍爾探頭制成的電流傳感器來進(jìn)行大電流的測量和控制，既可滿足測量準(zhǔn)確的要求，又不引入插入損耗，還免除了像使用羅果勘斯基線圈法中需用的昂貴的測試裝置。圖47示出一種用于DⅢ－D托卡馬克中的霍爾電流傳感器裝置。采用這種霍爾電流傳感器，可檢測高達(dá)到300kA的電流。

 圖47（a）為G－10安裝結(jié)構(gòu)，中心為電流匯流排，(b)為電纜型多霍爾探頭，(c)為霍爾電壓放大電路。

(a)G10安裝結(jié)構(gòu)(b)電纜型多霍爾探頭(c)霍爾電壓放大電路

圖47多霍爾探頭大電流傳感器

圖48霍爾鉗形數(shù)字電流表線路示意圖

圖49霍爾功率計(jì)原理圖

(a)霍爾控制電路

(b)霍爾磁場電路

圖50霍爾三相功率變送器中的霍爾乘法器

圖51霍爾電度表功能框圖

圖52霍爾隔離放大器的功能框圖

3.2.13.1霍爾三相功率變送器

　　利用霍爾器件的乘法器功能，還可構(gòu)成三相功率變送器，用以檢測三相平衡或不平衡負(fù)載電路的三相有功功率和無功功率。圖50示出霍爾三相功率變送器的乘法器。將其霍爾電壓經(jīng)濾波、放大和輸出變換后，將三相功率量變成直流電壓和電流。直流電壓可供給遠(yuǎn)動(dòng)裝置、巡檢裝置等，直流電流可供給近距離測量及儀表等。三相功率變送器是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3.2.13.2構(gòu)成電度表

　　在前述功率計(jì)后加上V/f變換及分頻計(jì)數(shù)，即可構(gòu)成電度表，加上磁卡讀出裝置，可構(gòu)成磁卡電度表。

圖51示出霍爾磁卡電度表的功能框圖。

　　以霍爾器件為功率指示器，還可構(gòu)成各種各樣的功能電表，在這些電表中加入一些功能電路可構(gòu)成例如帶絕緣缺陷檢測的電度表，竊電檢測電度表等。以霍爾器件的基本功能為基礎(chǔ)，還可能集成多功能家用電表，可同時(shí)顯示電流、電壓，用電度數(shù)及電費(fèi)、功率因數(shù)、諧波電壓等等?；魻栯姸缺砜赡艹蔀榈闹悄茈姸缺碇?。

3.2.14霍爾隔離放大器

　　霍爾隔離放大器的原理框圖示于圖52，是以霍爾元件為中心，構(gòu)成一個(gè)自平衡弱電流比較儀，用以取代變壓器耦合隔離放大器中的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，使線路簡化。仔細(xì)調(diào)整電流比較儀的電路，將放大器的頻帶大大展寬，使之可達(dá)DC～2MHz，而且保持了磁耦合隔離放大器的增益和光耦合隔離放大器的線性度，是一種高寬頻帶的隔離放大器。隔離放大器在空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)療和儀器儀表中有十分重要的應(yīng)用。

3.2.15用作電磁隔離耦合器

　　用霍爾電流傳感器的工作原理，可做成電磁耦合器。用初級線圈的電流控制霍爾器件的輸出，用這個(gè)輸出信號控制其它的電路，既收到隔離的效果，又達(dá)到耦合的目的。用這種電路可做成霍爾繼電器、過載保護(hù)器、通信線路的保護(hù)開關(guān)等等。

　　這種電磁耦合器既可做成開關(guān)式，也可做成模擬量輸出式。

　　此外，用霍爾器件還可檢測異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速；測量磁性材料的磁化強(qiáng)度、各向異性、旋轉(zhuǎn)損耗和時(shí)間效應(yīng)；測量直流電機(jī)的電磁力矩等等；還可和熱磁材料組合起來，構(gòu)成熱磁開關(guān)?；魻柶骷褜?shí)現(xiàn)的各種應(yīng)用如表9所列。

4.結(jié)束語

　　這里的介紹，除霍爾電流傳感器外，都僅簡述了應(yīng)用中磁信息的采集和磁電轉(zhuǎn)換的簡單原理，對輸出信號的處理和應(yīng)用，沒有作具體討論。好在霍爾器件的輸出，可與各種邏輯電路直接接口，還可以直接驅(qū)動(dòng)各種性質(zhì)（例如電阻性、電感性等）的負(fù)載，使用者可根據(jù)需要進(jìn)行處理。

　　總之，因?yàn)榛魻柶骷膽?yīng)用原理簡單，信號處理方便，器件本身又具有一系列的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用組合千變?nèi)f化。作為一種磁場傳感器和磁電轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)器件，隨著人們對它的熟悉和了解，它們將象其他傳感器等基礎(chǔ)器件一樣，在各種信息采集和處理中發(fā)揮越來越重要的作用。

　　本文引用了大量的文獻(xiàn)資料，本應(yīng)列出文獻(xiàn)目錄，一一說明出處，但因篇幅過長，謹(jǐn)此向各文獻(xiàn)作者致謝和致歉。