霍爾電路原理

① 霍爾感測器工作原理

磁場平衡式霍爾電流感測器是由原邊電路、聚磁環、霍爾元件、次級線圈、放大器等組成，如圖所示。其工作原理是磁場平衡式的，即原邊電流所產生的磁場，用通過次級線圈的電流所產生的磁場進行補償，使霍爾元件始終處於檢測零磁通的工作狀態。具體工作過程為：
當原邊迴路有一大電流I
P
流過時，在導線周圍產生一個強的磁場H
P
，這一磁場被聚磁環聚集，並感應霍爾元件，使其有一個信號輸出U
h
，這一信號經放大器N放大，再輸入到功率放大器中，這時相應的功率管導通，從而獲得一個補償電流I
s
。由於這一電流要通過很多匝繞組，多匝導線所產生的磁場Hs與原邊電流所產生的磁場H
p
方向相反，因而相互抵消，引起磁路中總的磁場變小，使霍爾器件的輸出逐漸減小，最後當I
s
與匝數相乘所產生的磁場H
s
與I
p
所產生的磁場H
p
相等時，達到磁場平衡，I
s
不再增加，這時霍爾元件就處於零磁通檢測狀態。上述過程是在非常短的時間內完成的，這一平衡的建立所需時間在1μs之內，且是一個動態平衡過程，即：原邊電流Ip的任何變化都會破壞這一磁場平衡，一旦磁場失去平衡，霍爾元件就有信號輸出，經放大器放大後，立即有相應的電流流過次級線圈對其進行補償。因此從宏觀上看，次級補償電流的安匝數在任何時刻都與原邊電流的安匝數相等，即：
|NpIp|=|NsIs|
其中：Np為原邊匝數，Ip原邊電流；Ns為次級匝數，Is為次級電流。所以，若已知Np、Ns，測得Is，即可得到原邊電流Ip的大小。利用同樣的原理，可進行電壓測量，只需在原邊線圈迴路中串聯一個電阻R1，將原邊電流Ip轉換成被測電壓Up。即：Up=(R1+Rin)Ip=(R1+Rin)NsIs/Np
式中Rin為原邊內阻。磁平衡式電流電壓感測器測量輸出信號為電流形式Is。若要獲得電壓的輸出形式，用戶需在M端和電源零點之間串一隻電阻Rm，並在其上取電壓Um，如圖所示，串聯電阻的大小由下式限定：
Rmmax=(Emin-Uces-IsRi)/Is
其中：Emin為電源輸出最小電壓，Ri為感測器次級內阻，Uces為輸出功率管的飽和壓降。用戶可取的最大電壓為：Ummax=Rmmax╳Is

② 霍爾電流感測器電路原理接線圖

霍爾電流感測器電路原理；原邊電流產生的磁通被高品質磁芯聚集在磁路中，霍爾元件固定在很小的氣隙中，對磁通進行線性檢測，霍爾器件輸出的霍爾電壓經過特殊電路處理後，副邊輸出與原邊波形一致的跟隨輸出電壓，此電壓能夠精確反映原邊電流的變化。

霍爾器件是一種採用半導體材料製成的磁電轉換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現霍爾電勢VH。霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ

霍爾電流感測器是按照霍爾效應原理製成，對安培定律加以應用，即在載流導體周圍產生一正比於該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能。

(2)霍爾電路原理擴展閱讀：

由於磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關系，因此霍爾器件輸出的電壓訊號U0可以間接反映出被測電流I1的大小，即：I1∝B1∝U0

我們把U0定標為當被測電流I1為額定值時，U0等於50mV或100mV。這就製成霍爾直接檢測（無放大）電流感測器。

原邊主迴路有一被測電流I1，將產生磁通Φ1，被副邊補償線圈通過的電流I2所產生的磁通Φ2進行補償後保持磁平衡狀態，霍爾器件則始終處於檢測零磁通的作用。所以稱為霍爾磁補償電流感測器。這種先進的原理模式優於直檢原理模式，突出的優點是響應時間快和測量精度高，特別適用於弱小電流的檢測。

③ 霍爾效應原理是什麼

霍爾效應在應用技術中特別重要。霍爾發現，如果對位於磁場(B)中的導體(d)施加一個電壓(Iv)，該磁場的方向垂直於所施加電壓的方向，那麼則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產生另一個電壓(UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產生這種現象被稱為霍爾效應。好比一條路, 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動. 當有磁場時, 大家可能會被推到靠路的右邊行走. 故路 (導體) 的兩側, 就會產生電壓差. 這個就叫「霍爾效應」。根據霍爾效應做成的霍爾器件，就是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出，使之具備感測和開關的功能。
訖今為止，已在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有：在分電器上作信號感測器、ABS系統中的速度感測器、汽車速度表和里程錶、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度感測器、各種開關，等等。
例如汽車點火系統，設計者將霍爾感測器放在分電器內取代機械斷電器，用作點火脈沖發生器。這種霍爾式點火脈沖發生器隨著轉速變化的磁場在帶電的半導體層內產生脈沖電壓，控制電控單元（ECU）的初級電流。相對於機械斷電器而言，霍爾式點火脈沖發生器無磨損免維護，能夠適應惡劣的工作環境，還能精確地控制點火正時，能夠較大幅度提高發動機的性能，具有明顯的優勢。
用作汽車開關電路上的功率霍爾電路，具有抑制電磁干擾的作用。許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調電機和雨刮器電機在開關時會產生浪涌電流，使機械式開關觸點產生電弧，產生較大的電磁干擾信號。採用功率霍爾開關電路可以減小這些現象。
霍爾器件通過檢測磁場變化，轉變為電信號輸出，可用於監視和測量汽車各部件運行參數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等，並可將這些變數進行二次變換；可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元介面，可實現自動檢測。目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。

④ 霍爾感測器工作原理

霍爾效應在1879年被E.H. 霍爾發現，它定義了磁場和感應電壓之間的關系，這種效應和傳統的感應效果完全不同。當電流通過一個位於磁場中的導體的時候，磁場會對導體中的電子產生一個垂直於電子運動方向上的的作用力，從而在導體的兩端產生電壓差。
霍爾電流感測器是利用霍爾效應將一次大電流變換為二次微小電壓信號的感測器。實際設計的霍爾感測器往往通過運算放大器等電路，將微弱的電壓信號放大為標准電壓或電流信號。
上述原理製作而成的霍爾電流感測器，被稱為【開環式霍爾電流感測器】。
後人為了提高感測器性能，又稍作了改造，就是利用一個補償繞組產生磁場，通過閉環控制，使其與被測電流產生的磁場大小相等，方向相反，達到互相抵消的效果，此時，補償繞組中的電流正比與被測電流的大小，這種感測器，被稱為【閉環式或磁平衡式霍爾電流感測器】。

⑤ 兩線式霍爾感測器電路原理

兩線式霍爾感測器原理，電源和輸出是一條線（相當於電流型），使用的版時候，權電源通過一個電阻連接進感測器電源，測量電阻端的電壓就可以測量輸出了。

由霍爾效應的原理知，霍爾電勢的大小取決於：Rh為霍爾常數，它與半導體材質有關；I為霍爾元件的偏置電流；B為磁場強度；d為半導體材料的厚度。

對於一個給定的霍爾器件，當偏置電流 I 固定時，UH將完全取決於被測的磁場強度B。

一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流 I 的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構成外迴路，就會產生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設定通常由外部的基準電壓源給出；若精度要求高，則基準電壓源均用恆流源取代。為了達到高的靈敏度，有的霍爾元件的感測面上裝有高導磁系數的坡莫合金；這類感測器的霍爾電勢較大，但在0.05T左右出現飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。

在半導體薄片兩端通以控制電流I，並在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直於電流和磁場的方向上，將產生電勢差為UH的霍爾電壓。

⑥ 霍爾電壓感測器的電路圖 工作原理

霍爾電壓感測器的電路圖：

霍爾電壓感測器是一種利用霍爾效應，將原邊電壓通過外置或內置電阻，將電流限制在10mA,此電流經過多匝繞組之後，經過聚磁材料將原邊電流產生的磁場被氣隙中的霍爾元件檢測到，並感應出相應電動勢，該電動勢經過電路調整後反饋給補償線圈進而補償，該補償線圈產生的磁通與原邊電流（被測電壓通過限流電阻產生）產生的磁通大小相等，方向相反，從而在磁芯中保持磁通為零。實際上霍爾電壓感測器利用的是和磁平衡閉環霍爾電流感測器一樣的技術。霍爾電壓感測器正是基於霍爾閉環零磁通原理，來實現測量直流電壓，交流電壓和混合波形的電壓。

⑦ 霍爾效應的工作原理是什麼

原理：

在半導體上外加與電流方向垂直的磁場，會使得半導體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集，在聚集起來的電子與空穴之間會產生電場。

電場力與洛倫茲力產生平衡之後，不再聚集，此時電場將會使後來的電子和空穴受到電場力的作用而平衡掉磁場對其產生的洛倫茲力，使得後來的電子和空穴能順利通過不會偏移。

(7)霍爾電路原理擴展閱讀：

應用

霍爾效應在應用技術中特別重要。霍爾發現，如果對位於磁場(B)中的導體(d)施加一個電流(Iv)，該磁場的方向垂直於所施加電壓的方向，那麼則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產生另一個電壓(UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產生這種現象被稱為霍爾效應。

好比一條路， 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動。當有磁場時， 大家可能會被推到靠路的右邊行走。故路 (導體) 的兩側，就會產生電壓差。

這個就叫「霍爾效應」。根據霍爾效應做成的霍爾器件，就是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出，使之具備感測和開關的功能。

迄今為止，已在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有：在分電器上作信號感測器、ABS系統中的速度感測器、汽車速度表和里程錶、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度感測器、各種開關，等等。

例如汽車點火系統，設計者將霍爾感測器放在分電器內取代機械斷電器，用作點火脈沖發生器。這種霍爾式點火脈沖發生器隨著轉速變化的磁場在帶電的半導體層內產生脈沖電壓，控制電控單元（ECU）的初級電流。

相對於機械斷電器而言，霍爾式點火脈沖發生器無磨損免維護，能夠適應惡劣的工作環境，還能精確地控制點火正時，能夠較大幅度提高發動機的性能，具有明顯的優勢。

⑧ 簡述霍爾效應原理

原理：當電流垂直於外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在半導體的兩端產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。

霍爾效應 在1879年被物理學家霍爾發現，它定義了磁場和感應電壓之間的關系，這種效應和傳統的電磁感應完全不同。當電流通過一個位於磁場中的導體的時候，磁場會對導體中的電子產生一個垂直於電子運動方向上的作用力，從而在垂直於導體與磁感線的兩個方向上產生電勢差。

雖然這個效應多年前就已經被人們知道並理解，但基於霍爾效應的感測器在材料工藝獲得重大進展前並不實用，直到出現了高強度的恆定磁體和工作於小電壓輸出的信號調節電路。根據設計和配置的不同，霍爾效應感測器可以作為開/關感測器或者線性感測器，廣泛應用於電力系統中。

(8)霍爾電路原理擴展閱讀：

霍爾效應的發展

在霍爾效應發現約100年後，德國物理學家克利青等在研究極低溫度和強磁場中的半導體時發現了量子霍爾效應，這是當代凝聚態物理學令人驚異的進展之一，克利青為此獲得了1985年的諾貝爾物理學獎。

之後，美籍華裔物理學家崔琦和美國物理學家勞克林、施特默在更強磁場下研究量子霍爾效應時發現了分數量子霍爾效應，這個發現使人們對量子現象的認識更進一步，他們為此獲得了1998年的諾貝爾物理學獎。

如今，復旦校友、斯坦福教授張首晟與母校合作開展了「量子自旋霍爾效應」的研究。「量子自旋霍爾效應」最先由張首晟教授預言，之後被實驗證實。這一成果是美國《科學》雜志評出的2007年十大科學進展之一。

如果這一效應在室溫下工作，它可能導致新的低功率的「自旋電子學」計算設備的產生。 工業上應用的高精度的電壓和電流型感測器有很多就是根據霍爾效應製成的，誤差精度能達到0.1%以下

由清華大學薛其坤院士領銜，清華大學、中科院物理所和斯坦福大學研究人員聯合組成的團隊在量子反常霍爾效應研究中取得重大突破，他們從實驗中首次觀測到量子反常霍爾效應，這是中國科學家從實驗中獨立觀測到的一個重要物理現象，也是物理學領域基礎研究的一項重要科學發現。

⑨ 霍爾式感測器的工作原理

1、霍爾式曲軸位置感測器是利用霍爾效應的原理，產生與曲軸轉角相對應的電壓脈沖信號的。

2、利用觸發葉片或輪齒改變通過霍爾元件的磁場強度，從而使霍爾元件產生脈沖的霍爾電壓信號，經放大整形後即為曲軸位置感測器的輸出信號。