霍尔电流传感器工作原理 如何选择磁芯和芯片

霍尔电流传感器工作原理，是标准圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器插入缺口中，圆环上绕有线圈，当电流通过线圈时产生磁场，则霍尔传感器有信号输出。 由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场，从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。　　

  那么，在设计开环霍尔电流传感器时，如何选择磁芯和芯片是非常关键的问题。 传统的霍尔传感器通常封闭在铁磁芯（环形或方形）的气隙中，包裹在载流导体周围。  

对于电流 I 和气隙为 d 的铁磁芯，传感器位置（气隙中心）处的磁场 B 可以近似为：

公式 1：磁芯配置的磁场估计公式。

铁磁芯的命名约定是 C 后跟气隙尺寸（例如，C5 表示 5mm 气隙屏蔽）。 下面举例说明：

A磁芯

I = 120A→B = 1.25 x 120 [A] / 1.68 [mm] = 89.3[mT]

所需的传感器灵敏度: S = 2000 [mV] / 89.3 [mT] = 22.4[mV/mT]

B磁芯

I = 300A→B = 1.25 x 300 [A] / 3.5 [mm] = 107 [mT]

所需的传感器灵敏度: S = 2000 [mV] / 107 [mT] = 18.7 [mV/mT]

C-5磁芯

I = 500A→B = 1.25 x 500 [A] / 5 [mm] = 125 [mT]

所需的传感器灵敏度: S = 2000 [mV] / 125 [mT] = 16 [mV/mT]

所需的灵敏度参数确定后，我们就可以选择一款合适的线性霍尔芯片，可以选择固定灵敏度的芯片，也可以选择可编程灵敏度的芯片，例如下面可选芯片：

例如：CH603/CH604/CH605系列是高灵敏度、高性价比的线性霍尔IC产品，采用了双极技术。该系列静态输出电压为电源电压的50%。CH603/CH604/CH605系列提供高精度和温度补偿，工作温度范围为-40至+150℃，适用于家用电器、工业和汽车环境。该芯片主要应用：工业缝纫机，云台，高端视频监控器，高端电动车，游戏手柄，咖啡机，VR一体机，调速开关，仪表等。

如果需要自行对芯片编程，根据灵敏度范围，可以选择CHA611 汽车级可编程线性霍尔芯片，该芯片支持 5V 单电源供电。120 kHz带宽，< 3us 响应时间，0.8 – 24 mV/G 可编程，全温-40到150度范围内可实现 2% 精度。芯片出厂前完成静态（零电流）输出电压的校准。芯片通过AEC-Q100认证。该芯片主要应用：汽车BMS电流检测，新能源车主驱电流检测等。

选择好合适的磁环和芯片，就可以做出一款适合使用的霍尔电流传感器了，下图为电动车控制器中使用磁环加线性霍尔芯片的应用实例：

编辑：黄飞