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霍爾效應的開回路電流轉換器架購及原理

開回路的電流轉換器就是利用霍爾效應的原理,即當被測電流Ip 流過一次回路時,會產生磁場B,因而引起霍爾電壓。圖 中的控制電流Ic 是由定電流源所提供。在磁場磁滯遞迴曲線的線性區中,B 是與Ip 成正比(B氣隙= 常數a x Ip),而霍爾電壓以下式表示之:

VH =(K/d)x Ic x a x Ip 除了Ip 以外,上式中各項都是定數,因此可簡化成VH = b x Ip(b 是常數)。所測量的信號VH,可以被放大成使用者所需的電壓或電流信號。

優點和限制:

開回路轉換器能夠測量直流,交流及複合式波形的電流並且具有隔離特性。引人注目的是它具有低功率損失及小型輕量化的尺寸,尤其是測大電流時也是同樣的輕小。此類轉換器不會增加電路的消耗,並且不會因電流超載而損壞。一般而言,它的價格低廉,並且很適合於工業用途的應用。

可測量的電流範圍:

這完全取決於磁路中之磁化曲線的線性範圍。一般而言,依據磁路及磁蕊之材料的不同,最大的量測範圍為1 至3 倍的額定電流。輸出信號電壓是直接比例於量測電流的准位,而可變動的範圍是由電源電壓所決定。一般在額定電流Ipn時,其輸出電壓為4V。


霍爾效應閉回路電流轉換器

閉回路轉換器(也稱之為補償式或零磁通轉換器),有一個整合式的補償回路,經由此補償回路,可以使得霍爾效應之電流轉換器的特性顯著的改善。

結構及操作原理:

開回路電流轉換器是輸出一個與放大後之霍爾電壓VH 成比例輸出之電壓VOUT,而閉回路轉換 器則提供了一個與霍爾電壓VH 成比例之二次電流Is,它的動作就像提供了一個反向的信號,亦 即生一個反向的二次磁通BS,以便抵消因一次電流所感應出來的磁通BP。二次電流IS 經由匣數比的降低而遠小於Ip,但是因為經由二次繞組的圈數NS,可以產生相同的磁通量(安匣數),亦即NP x IP = NS x IS。因而,磁感應BS 等於BP,而且各自的安匣數彼此平衡(抵消)。所以,系統是在零磁通的情況下工作。


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