利用霍爾器件可以進行非接觸式電流測量,測量可分為直測法和磁平衡法。當一個環形導磁材料做成的磁芯套在被測電流流過的導線上時,導線周圍就會產生磁場,磁場的大小與流過導線的電流成正比。
這一磁場可以通過軟磁材料聚集,然后用霍爾元件進行檢測。由于磁場與霍爾元件的輸出呈線性關系,因此可利用霍爾元件測得的信號大小,來反映被測電流的大小。這種測電流的方法稱為直測法。
以這種測量方式做成的霍爾電流傳感器(直測式)的優點是結構簡單,成本較低。但由于有隨電流變大,磁芯有可能出現磁飽和以及頻率升高,磁芯中的渦流損耗、磁滯損耗等也會隨之升高等,從而使其精度、線性度變差,響應時間較慢,溫度漂移較大,同時它的測量范圍、帶寬等也會受到一定的限制。
磁平衡法(又稱零磁通法、閉環反饋補償法)則在直測法原理的基礎上,又加入了磁平衡原理。即將前述霍爾器件的輸出電壓進行放大,再經功率放大后,讓輸出電流通過次級補償線圈,使補償線圈產生的磁場和被測電流產生的磁場方向相反,從而補償原邊磁場,使霍爾輸出逐漸減小,這樣,當原次級磁場相等時,補償電流不再變大。實際上,這個平衡過程是自動建立的,是一個動態平衡,建立平衡所需的時間很短。平衡時,霍爾器件處于零磁通狀態。磁芯中的磁感應強度很低(理想狀態應為0),故不會使磁芯飽和,也不會產生大的磁滯損耗和渦流損耗。因此,與直測式霍爾電流傳感器相比,磁平衡法做成的霍爾電流傳感器(磁平衡式)的頻帶更寬,測試精度更高,響應時間更短。
磁平衡式霍爾電流傳感器可同時測量任意波形電流,其二次線圈測量電流與一次線圈被測電流之間完全電氣隔離,絕緣電壓一般為2～12kV。它可對額定1mA～50kA的電流進行測量,且動態響應特性很好。此外,該傳感器還具有精度高、線性度好,以及過載、抗干擾能力強等特點。
