負載電流的測量方法分析

圖6。 圖5中電路的側面輪廓圖

從公式10可以看出，磁場強度隨導體與傳感器之間的距離增加而減小。線性霍爾效應傳感器將測量的磁場強度轉換成電流或電壓輸出。傳感器的增益以mV/G或mA/G表示。有些測量以特斯拉來表示該增益。1特斯拉等于10，000高斯。

假設流過一條走線（線中心與霍爾效應芯片的中心距離為0.03m）的電流為200A。那么霍爾效應芯片測到的磁場強度是多少？如果傳感器的增益為5mV/G，那么傳感器的輸出電壓是多少？

使用式中的關系可知，磁場強度為13.33G。電感器輸出的計算結果等于66.67mV。

線性霍爾效應傳感器是有源器件，工作電流為3mA-10mA。傳感器的平均噪聲級約為25mV或5G。因此在低電流或走線與傳感器間距較大時，線性霍爾效應傳感器并不是個好選擇。

電流走線和傳感器所在的環(huán)境對測量弱磁場具有重要影響。線性霍爾傳感器測量的是測試位置的總的磁場強度。傳感器附近的其他的電流走線會改變傳感器所在位置的磁場，并最終影響測量的精度。另外傳感器還會測量環(huán)境磁場的變化，開關型電動機或輻射能量的任何設備都可能引起環(huán)境磁場的變化。

減小環(huán)境對傳感器測量影響的方法之一是用磁屏蔽，將電流走線和霍爾效應傳感器封起來。如圖7，顯示了將走線和磁場強度傳感器包起來的金屬外殼。這個金屬外殼稱為“法拉第籠”。

圖7。通過屏蔽導體和傳感器可改進弱磁場測量效果

圖7中的屏蔽應當以盡可能小的阻抗接地，因為大地是最穩(wěn)定的參照基準，這樣接可以改善屏蔽的效果。

最近，新出了一種集成了電流通路，溫度補償，和屏蔽外殼的霍爾效應傳感器。其電流通路的集成，可以使電流走線與傳感器芯片的距離固定下來，簡化了流過導體的電流與傳感器輸出電壓之間的增益計算。集成化的解決方案可簡化霍爾效應傳感器在實際測量應用中的布局和設計，因為用戶無需擔心導體與傳感器的間距以及傳感器所在的環(huán)境。圖8是這種集成解決方案的簡化電路圖。

圖8。集成電流通路的霍爾效應傳感器簡化電路圖

結束語

雖然每種采樣電流的方案都不是完美的，但知道各種方法的優(yōu)缺點，將有助于設計工程師選擇最適合其系統(tǒng)的解決方案。