磁通门与霍尔电流传感器原理及区别

在工业自动化、智能设备、电力监测等众多领域，精确的电流测量是保障系统稳定运行与高效控制的关键环节。电流传感器作为实现这一测量的核心器件，其原理与性能差异备受关注。本文将深入解析磁通门电流传感器与霍尔电流传感器的工作原理，并对比两者的核心区别，为行业应用提供专业参考。

一、磁通门电流传感器原理

磁通门电流传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场，这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”，通过这道“门”，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。利用这种现象来测量电流所产生的磁场，从而间接的达到测量电流的目的。从本质上看，磁通门现象实际是变压器效应的伴生现象，也服从电磁感应定律。

磁通门电流传感器的整体框图

在磁电路中，为构造一个等效零磁通的磁场，必须对次级补偿线圈进行电流补偿，补偿电流与补偿线圈匝数的乘积与被测的初级电流成正比，Ip=Ns﹒Is。此外，激励磁芯和激励线圈形成了一个饱和感应器，在零磁通的情况下，对于传感器磁路的检测就是基于该感应器电感值的变化。

二、霍尔电流传感器工作原理

霍尔电流传感器分为开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。

1、开环霍尔电流传感器工作原理

如下图，开环式霍尔电流传感器由磁芯、霍尔元件和放大电路构成。磁芯有一开口气隙，霍尔元件放置于气隙出。当原边导体流过电流时，在导体周围产生磁场强度与电流大小成正比的磁场，磁芯将磁力线集聚至气隙处，霍尔元件输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，放大电路将该信号放大输出，该类传感器通常输出±10V左右的电压信号，也有部分传感器为了增强电磁兼容性，变换为电流信号输出。

2、闭环霍尔电流传感器工作原理

如下图，闭环式霍尔电流传感器包括磁芯、霍尔元件、放大电路和副边补偿绕组。与开环式霍尔电流传感器相比，闭环式霍尔电流传感器多了副边补偿绕组，正是副边补偿绕组，将闭环式霍尔电流传感器的性能进行了大幅度提升。

　　放大电路接受霍尔元件的输出，并放大为电流信号提供给副边补偿绕组，副边补偿绕组在磁芯中产生的磁场与原边电流产生的磁场在气隙处大小相等，方向相反，抵消原边磁场，形成负反馈闭环控制电路。

　　若副边电流过小，产生的磁场不足以抵消原边磁场，放大电路将输出更大的电流，反之，放大电路输出电流减小，从而维持气隙处的磁场平衡。

　　若原边电流发生变化，气隙处磁场平衡被破坏，负反馈闭环控制电路同样会调节副边输出电路，使磁场重新达到平衡。

宏观上讲，气隙处将一直维持零磁通，保持磁平衡，这也是零磁通互感器及磁平衡霍尔电流传感器名称的来由。

三、磁通门电流传感器和霍尔电流传感器的区别

         霍尔电流传感器是通过霍尔芯片感应外部磁场来实现对电流检测，感应芯片容易受外部环境的干扰，产生较大的零漂和温漂；并且，其需要对磁芯进行开口切割，通过磁芯气隙中磁通量的变化来进行电流测量，开口气隙的存在，决定了霍尔电流传感器在测量精度和抗干扰能力上存在着天生缺陷。

         磁通门电流传感是通过经典控制理论来实现对电流检测，而不是通过常规的芯片感应来实现，对外部环境不敏感，基本没有温漂和零漂；其磁芯无需开口切割，磁阻小，磁通稳定度高，传感器检测精度高，灵敏度高，响应速度快。