摘要：研究利用GaAs材料的霍尔器件设计闭环电流传感器，通过改善霍尔器件与聚磁环磁芯配合问题，提高有效磁感应利用率，改善磁通密度，并对闭环反馈电路进行调零优化、功率放大设计，提高传感器性能指标，通过测试及实验验证，以GaAs材料霍尔器件为基础的电流传感器能够实现闭环式高精度电流测量，达到线性度0.1%、精度0.5%的性能。
关键词：砷化镓 ；霍尔器件； 闭环电流传感器
Design of a closed-loop current sensor based on GaAs Hall sensor
Bi Jiayu， Su Linhui ，Song Erdong，Liu Xingyu，Wang Hui，Sun Likai
发泡工艺Abstract ：This paper studies the design of closed-loop current sensor using GaAs Hall device .In order to improve sensor performance，the matching of Hall device and the magnetic ring core is improved, and the closed-loop circuit is adjusted ,the power amplifier is designed .The experimental results show that the current sensor based on GaAs Hall device can realize closed-loop high-precision current measurement with the linearity of 0.1
% and accuracy of 0.5%.
Key words：GaAs； Hall sensor；closed-loop current sensor
淀粉加工0 引言
闭环式电流传感器是利用霍尔效应原理设计的一种电学量检测设备。传感器采用磁场平衡测量原理，处于工作时，被测原边电流通过输入导线作用于磁芯，集磁环将其所产生的磁场聚集后由霍尔元件输出信号，经放大输入到功率放大器再输出次级电流，流经内部的次级补偿线圈，线圈产生的磁场与初级电流产生的磁场相反，因此补偿了初级磁场，使霍尔输出逐渐减小，当初次级磁场相等时，补偿电流不再增大，从而达到磁场平衡的状态,此时可以用补偿电流计算测量电流。霍尔器件对聚磁环磁场的感应及后端处理尤为重要，目前应用于闭环式电流测量的霍尔器件多采用InSb型器件，其优点是灵敏度较高，缺点是温度特性不好，禁带宽度低，若使用不当，易出现失效情况。本论文研究基于GaAs材料的霍尔器件，虽灵敏度相比InSb器件较低，但其温度特性、零点稳定性、线性度、禁带宽度等性能均优于InSb型器件，研究将从其霍尔输出电压能力出发，设计聚磁环结构及电路补偿，实现闭环电流传感器的设计。 1 传感器工作原理
实施过程是将霍尔器件垂直放在由软磁材料加工而成的聚磁环气缝中，聚磁环起磁通收集器的作用，当被测电流穿过聚磁环时，通电的导体会在周围产生感应磁场，由于软磁材料的磁阻抗远远低于空气磁阻抗，所以磁场会沿着软磁材料组成的路径行成磁路，通电的霍尔器件会检测到感应磁场的大小而产生霍尔电势。
图1 霍尔效应原理图
霍尔器件感应磁场变化后，在后端加上信号调理电路对霍尔电压进行处理，根据输出信号的大小就可以准确反应出原边信号的大小。
图2 电流传感器原理图自动钎焊设备
集磁环将其所产生的磁场聚集后，作用于霍尔元件，从上一节的介绍可知在磁场平衡状态下有IpNp= IsNs。因此可以通过次级电流，以及初次级线圈匝数比，计算得到测量的初级电流大小为Ip= I编织袋折边器sNs /N车载散热器p。本文设计的传感器测量范围为±200A，初次级线圈匝数比选择为
1：1000，根据磁平衡公式：
IpNp=IsN钓鱼网站源码s
式中：
