什么是电流传感器？电流传感器的分类有哪些？

作者：Littelfuse客户经理Rambo Liu

电流传感器是一种电流检测装置，可以检测被测电流的信息，按比例换算成符合标准的电压或电流信号，以满足信息的传递、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

电流传感器分类

精密电阻

又叫分流器，作为常见的电流检测元件，具有精度高，线性度好以及温度稳定性高的优点，常用于小电流直流应用，对于交流应用需要与线性光耦搭配使用。分流器由于直接串联于电路当中，具有插入损耗与发热问题，因此大电流应用常采用非插入型产品方案。

电流互感器

利用原副边匝比不同来进行电流信号检测，只能作为交流信号的检测，具有成本低，精度高，结构简单等优点。

霍尔电流传感器

霍尔效应是运动的带电粒子在磁场中受洛仑磁力作用引起的偏转，这种偏转导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的积聚，从而形成横向电场，将该电场进行信号放大处理即转换为满足标准的输出所需信号。因此利用霍尔效应可以实现非接触式电流检测，具有无插入损耗、隔离式、检测精度高、结构电路简单等优点。

   

开环电流传感器

将原边电流产生的电磁信号转化为电压信号，通过放大器输出，有贴片式产品作为小电流检测，也有模块式作为大电流检测。

                 

闭环电流传感器

在磁芯上饶副边线圈，在原边有电流流过时，副边线路电流产生的补偿磁通与原边电流Ip产生的磁通大小相等，方向相反，使得磁芯中磁通总量为零。霍尔器件和辅助电路产生的副边补偿电流准确反映了原边电流的大小，原副边电流大小为线圈匝比关系。

闭环电流传感器具有精度高、线性度好、磁失调小、动态性能好等优点，成本相对较高，功率损耗大。

磁通门电流传感器

与霍尔电流传感器类似，都是通过检测气隙中磁通大小来检测电流信号，只是气隙中感应元件变为磁通门探头。

如下为几种常用电流传感器对比：

磁阻电流传感器

磁阻技术的发展，使得电流传感器感应元件得到了进一步扩充，其中各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)以及隧道磁阻(TMR)技术的发展使得电流传感器实现更高精度、更好温度稳定性以及更高带宽，目前成品主要为贴片式电流检测产品。

物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，通常情况下，物质的电阻率在磁场中仅产生轻微的减小；在某种条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电阻值约高10余倍，称为“巨磁阻效应”（GMR）。

随着GMR效应研究的深入，TMR效应开始引起人们的重视。尽管金属多层膜可以产生很高的GMR值，但强的反铁磁耦合效应导致饱和场很高，磁场灵敏度很小，从而限制了GMR效应的实际应用。磁隧道结（MTJ s）中两铁磁层间不存在或基本不存在层间耦合，只需要一个很小的外磁场即可将其中一个铁磁层的磁化方向反向，从而实现隧穿电阻的巨大变化，故MTJs较金属多层膜具有高得多的磁场灵敏度。同时，MTJs这种结构本身电阻率很高、能耗小、性能稳定。因此，MTJs无论是作为读出磁头、各类传感器，还是作为磁随机存储器(MRAM)，都具有无与伦比的优点，其应用前景十分看好，引起世界各研究小组的高度重视。

精密电阻简介

普通电阻与精密电阻区别主要依据为阻值误差大小、阻值大小、温度系数大小。对1Ω（欧姆）以上阻值的电阻，与标识阻值相比±0.5%以内阻值误差的电阻可称为精密电阻，更高精密的可以做到0.01%精度，也就是电子工程师所说的万分之一精度，此类电阻一般为薄膜电阻，使用此材质的电阻一般才能满足生产工艺要求。这类阻值1Ω以上电阻的普通系列精密度在±5%以上，电子产品上最常见的就是5%精度的电阻，不属于精密电阻范围。

1Ω以下阻值的电阻，一般能达到±1%精密度之内，就算做精密电阻范畴了，因为阻值基数很小，就算是1%的误差，实际的阻值误差已经很小了。更高精密的可以做到±0.5%以内，但工艺要求，技术要求较高。

             

精密电阻按材料分

有金属膜精密电阻、线绕精密电阻和金属箔精密电阻几类。金属膜精密电阻的精度较高，但阻值温度系数和分布参数指标略低；线绕精密电阻的阻值精度和温度系数指标很高，但分布参数指标偏低；金属箔精密电阻的精度、阻值温度系数和分布参数各项指标都很高：精度可达10-6，温度系数可达±0.3×10-6/℃，分布电容可低于0.5pF，分布电感可低于0.1μH。由于上述三类精密电阻器的价格随性能而提高，所以在应用中应根据实际情况合理选用。

精密电阻的核心参数

阻值及误差：通常为低阻来减少回路的功率损耗，其阻值精度直接影响测量精度，通常采用0.5%与1%。

温漂系数：随着温度的上升，其阻值也会相应增加，即正温度系数，此时温漂系数也会直接叠加到测量精度误差，因此越低的温度系数其性能越好。

功率：即散热能力的表现，同样阻值状态下，功率越大其载流能力就越大，同时与其布板或连接端子大小息息相关，外接电路散热能力越强，对应热阻就越低，通流能力也相应提高。

电压测量位置也是影响精密电阻精度的因素，精密电阻通常会有本体与端子，距离本体越近其精度越高，因此对于测量精度要求高的应用可以采用4线式精密电阻。

                   

Littelfuse精密电阻样式

精密电阻比较：基板有陶瓷与环氧树脂两种，其中陶瓷具有更好的散热能力，但是本体会更厚一些。

金属箔与金属片对比：两者都可以做到高精度、低温漂，其中金属箔可以做到小尺寸与宽阻值范围，金属片可以实现更大功率。

下列为Littelfuse精密电阻系列，同时有需要也可以具体沟通客制化产品。

审核编辑：汤梓红