近些年来，光伏发电、风能电动车等技术的涌现使得直流电的应用领域得到了极大的拓展，针对直流电流检测的重要性开始突显出来。霍尔电流传感器是直流电流检测中的一个重要工具部件，具有测量精测高、线性度好、响应速度快等优势。本文主要阐述其工作原理、常见类型以及具体应用场景。
1霍尔电流传感器与原理分析及分类
1.1霍尔效应
霍尔电流传感器是电磁场传感器的一种，其作用原理是霍尔效应，即通有过电流的半导体处于磁场中时，其中的载流子会受到洛伦兹力的影响，驱使半导体发生偏转现象，如下图所示为霍尔效应原理图。基于霍尔传感器的电流检测方法可以对直流到几十千赫的交流电等进行测量。
图1 霍尔效应原理图
1.2霍尔电流传感器的主要类型
霍尔电流传感器的功能是对各类电流进行检测，目前比较常见的两种类型分别为开环霍尔电流传感器以及闭环霍尔电流传感器，分类依据为电流的类型。
开环型霍尔电流传感器包含磁芯、放大电路、霍尔元件等核心部分，在其结构体系中，霍尔元件处于磁芯气隙部位。在通电的情况下，传感器中的侧导体会形成一个电磁场将其包围在其中，霍尔元件会受到汇聚于气隙部位的磁场线的作用，输出一个电压信号，信号强度与磁感应强度相关。为了便于读取，需要通过放大电路对该电压信号进行放大处理。目前比较常用的开环型霍尔电流传感器的输出电压信号范围为±10V。同时，在进行信号输出时可以支持电压信号向电流信号转换。
闭环型霍尔电流传感器相较于开环型霍尔传感器，除了基本的核心部件外，多了一个旁路补偿绕组。在通电之后，霍尔元件在输出的电压信号的同时，还会给在次级补偿绕组的侧向补偿绕组，如此就会在气隙之中形成一个基于电流的新磁场，该磁场强度与原有磁场强度保持不变，但方向相反，两相抵消之后，原始磁场消失，并形成一个闭环控制电路。在实际工作中会遇到一些特别情况，如侧电流过小无法在测试过程中产生磁场以抵消原有的磁场，此时就需要通过放大电路适当的增大输出电流，实现电磁场的平衡。若因原电流出现变动导致气隙中的磁场平衡被打破，此时可借助其中的负反馈回路控制电路，通过二次侧输出电路的机械能对磁场进行调整，使其重新恢复平衡。
开环霍尔电流传感器和闭环霍尔电流传感器二者存在的差异表现在两方面，分别是检测宽度和精度。开环型和闭环型霍尔传感器的检测宽度分别为3kHz和100kHz。前者的检测精度通常低于1%，后者则稍高。
2霍尔传感器在电流检测中的具体应用
2.1霍尔传感器在直流电流检测中的应用
结合前文内容可知，在开环和闭环两种类型的霍尔电流传感器中，闭环型在检测宽度以及精度上均具有明显的优势，因此具有更高的应用价值。实际应用闭环型霍尔电流传感器时，必须注意的关键点有以下几项：首先，对传感器的穿心导体材料进行严谨的筛选，尤其需要注意孔径大小，尽可能的保障材料充满孔径。其二，将传感器安装在没有强磁场干扰的位置，如变压器等大电流导体附近就不适合安装霍尔电流传感器。其三，在将霍尔传感器应用于电磁干扰复杂的环境中时，优先选择二次输出信号。其四，重点关注与精度相关的技术指标，如基本误差、线性度、输出误差等。其五，霍尔传感器使用过程中若是出现环境温度变动，必须要充分考虑其对霍尔元件的影响，因为霍尔元件的电阻会随着半导体材料温度的变化出现变化，因此在必要时需要设置温度补偿电路消除环境温度变化可能对检测精度造成的负面影响。
想要有效的提高霍尔电流传感器的检测精度，在使用过程中，要做好安装环节的校准工作，并结合现场实际情况执行以下操作：将原边电线放置在传感器的中心部位；使侧面导体完全充满传感器孔；确保测量的电流接近传感器的标准等级，严格控制误差。
结合实际应用实践来看，闭环型霍尔电流传感器同样存在应用不充分的问题，结合现有的研究成果来看，已经具备解决方案，据此诞生了多种不同类型的传感器，包括智能闭环霍尔传感器、激磁极霍尔传感器、杆式霍尔传感器等。而且先进技术技术的应用也有效促进了传感器性能的提升。
2.2霍尔传感器应用于离子电流检测系统
通过霍尔传感器无法进行离子电流的检测，需要通过专门的收集器完成离子电流的采集，在此基础上通过霍尔传感器完成数据测量。在具体操作的过程中，可以采用具有良好导电性的铁板和一些绝缘材料，基于霍尔电流传感器感应线圈中设置的电流导体，形成闭环以固定导体与形成的电流之间的比例电压，最后使用电压表将制造电子表中的电流进行转换输出。
霍尔传感器用于直流电流检测时，需要特别注意电流经过等下导线的半径这一因素，并在电流经过磁芯时进行测量，这样可以最大程度的保障数据测量的精确度。在对电流通过磁芯进行分析时，可以把电子束看作是密度均匀粗流电流，一般来讲，磁芯半径在一定程度上决定了电流所产生的感应电磁场强度的大小，所以在磁芯半径不变的情况下，利用霍尔传感器测量导线电流或是离子束并不存在过多的差异。但在实际测量中，直径不同的导线电流的测量结果表明导体半径确实对测量结果存在影响，基于此原理，可以通过计算的方式获知离子电流空间的结构特点，进而通过离子电流和测试区域间的系统获知其空间分布特征以及霍尔效应电流，可用于估计离子束中的粒子密度。
结语：综上所述，电力是现代工业生产中广泛使用的一种能源，电力需求量的增加对电力工程建设提出了更高的要求。将霍尔电流传感器应用于电流检测中，可以为工程建设提供数据依据，本文针对霍尔电流传感器应用的探讨可以为其创新发展提供参考。
参考文献：
[1]刘志强. 电流检测中新型霍尔传感器的应用[J]. 低碳世界,2017(35):77-78.
[2]石静波. 霍尔传感器在电流检测中的应用[J]. 电子测试,2018(12):7-8.
