[实用新型]一种单电源霍尔电压传感器

说明书

一种单电源霍尔电压传感器，包括测量用聚磁环和霍尔单元，聚磁环上设有一截断气隙，气隙中设有霍尔元件，聚磁环上绕制初级与次级线圈，霍尔单元包括依次连接的霍尔元件、比较放大器和放大输出级，初级与次级线圈均设有电压输入端和电流测量端。初级与次级线圈在聚磁环中产生合成磁场，因初级与次级线圈电流安匝数N₂I₂去初级与次级线圈原边电流产生的磁场；霍尔元件检测到合成磁场信号，经比较放大器和放大输出级。

技术领域

本实用新型涉及一种单电源霍尔电压传感器，是一种利用霍尔效应原理的磁敏传感器，可以用于在很宽的工作电压范围内使用的电压检测传感器。

背景技术

霍尔电压传感器是利用霍尔效应原理制成的检测电压的装置。其突出的特点是检测电路的输入、输出电路是完全电隔离的。检测过程中，被测电路的状态不受检测电路的影响，检测电路也不受被检电路的影响。具有精度高，功耗小，结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，耐振动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等污染或腐蚀。其工作原理是先将被测电压信号通过内部取样电阻转换成电流信号，然后用磁芯将此电流信号转化的磁场作用于霍尔元件，再由霍尔元件将磁场的信号转换为电压信号，电压信号经过功率放大取样输出，输出的电压值反映了测量电压的情况。

实用新型内容

本实用新型目的是，为了解决在单电源供电且工作电压变化较大(工作电压变化范围达15V)情况下进行电压检测的需求而研制开发的。

本实用新型技术方案是，一种单电源霍尔电压传感器，包括测量用聚磁环和霍尔单元，聚磁环上设有一截断气隙，气隙中设有霍尔元件，聚磁环上绕制初级与次级线圈，霍尔单元包括依次连接的霍尔元件、比较放大器和放大输出级，初级与次级线圈均设有电压输入端和电流测量端。

初级与次级线圈在聚磁环中产生合成磁场，因初级与次级线圈电流安匝数N₂I₂去初级与次级线圈原边电流产生的磁场；霍尔元件检测到合成磁场信号，经比较放大器和放大输出级。

聚磁环上的霍尔元件输出接比较放大器第一输入端，而次级线圈在聚磁环中产生初级与次级线圈电流安匝数N₂I₂去初级与次级线圈原边电流产生的磁场N₁I₀；气隙中设有霍尔元件检测到磁场信号，经比较放大器和放大输出级，放大输出级可以将电压输出至初级与次级线圈(次级)线圈。

有益效果：本实用新型解决在单电源供电且工作电压变化较大(工作电压变化范围达15V)情况下进行电压检测的需求而研制开发的。在限定尺寸的情况下，并在5倍过载的情况下能够实现检测性能。尤其是利用反馈式结构，实现小电流信号转换弱电压信号输出。

附图说明

图1为本实用新型霍尔电压传感器电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，它的工作过程为：原边电流安匝数N₁I₀产生的磁场在聚磁环中聚集，聚磁环气隙中的霍尔元件H检测到磁场信号，经比较放大器A推动输出级，由次级线圈在聚磁环中产生初级与次级线圈电流安匝数N₂I₂去初级与次级线圈原边电流产生的磁场，并在动态中达到磁平衡。此时有：

式中K为比例系数，A_V为放大器开环放大倍数，V_H为霍尔元件灵敏度，μi为磁环的初始磁导率。

当A_V→∞时，上式变为N₁I₀＝N₂I₂。这时对I₂取样，可以测量原边电流的大小，从而反映出被测电压值的大小。