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霍尔电流传感器和电流互感器的区别

2025-07-03 17:39:45| 来源:聚英电子| | 0

以下是霍尔电流传感器与电流互感器(CT) 的核心区别对比,从原理、性能到应用场景全面解析:

一、工作原理根本差异

特性

霍尔电流传感器

电流互感器(CT)

物理原理

霍尔效应(磁场→电压)

电磁感应(电流→磁场→电流)

能量来源

需外部供电(DC 5-24V)

无需供电(从被测电路取能)

输出信号

电压(0-5V)或电流(4-20mA)

电流(1A/5A AC标准)

二、关键性能对比

参数

霍尔传感器

电流互感器

胜出方

测量类型

交直流均可

仅交流(50/60Hz)

霍尔

频响范围

DC~100kHz(闭环可达500kHz)

50Hz~10kHz(高频型<1kHz)

霍尔

精度

开环:±1~3%<br>闭环:±0.2~0.5%

±0.1~0.5%(工频最优)

CT(工频)

温漂影响

高(开环±0.1%/℃)

极低(±0.005%/℃)

CT

隔离耐压

2500-6000VDC

3000-10000VAC

平局

体积/重量

小(芯片级封装)

大(铁芯+线圈)

霍尔

成本

高($5~50)

低($0.5~5)

CT

b

1. 霍尔传感器独有优势

- 直流测量能力

新能源车电池管理、光伏直流侧监测的唯一选择

- 零磁通技术(闭环型)

补偿线圈抵消磁场,精度达±0.2%(媲美CT)

- 原边电流过载保护

→ 200%过载不损坏(CT铁芯饱和可能炸裂)

2. 电流互感器不可替代性

- 无源设计

工控柜无需额外电源,布线简单

- 天然抗干扰

工频环境下几乎不受电磁干扰影响

- 超线性度

50/60Hz时非线性误差<0.05%

四、典型应用场景选择指南

场景

推荐方案

关键原因

变频器输出电流监测

霍尔传感器

需测量高频PWM波(>5kHz)

电表计量(AC 220V)

电流互感器

工频高精度+低成本优势

电动汽车OBC充电

霍尔传感器

直流测量+1500VDC隔离需求

工厂配电柜监控

电流互感器

50Hz环境+无需供电

太阳能逆变器DC侧

霍尔传感器

直流分量检测

UPS电源输入

电流互感器

工频正弦波+成本敏感

五、选型致命陷阱规避

霍尔传感器慎用场景

- ❌ 强磁场环境(如未屏蔽的电机旁)

外部杂散磁场导致测量偏差>10%

- ❌ 超低温工况(<-40℃)

霍尔元件灵敏度骤降

- ❌ 微电流检测(<100mA)

噪声淹没信号(分流电阻更优)

电流互感器禁用场景

- ❌ 直流电流测量

→ CT输出为0(电磁感应依赖电流变化)

- ❌ 高频谐波分析(>2kHz)

铁芯涡流损耗导致精度崩溃

- ❌ 空间极度受限

最小CT直径>20mm(霍尔可<5mm)

六、技术融合新趋势

1. 复合传感器:霍尔+罗氏线圈:兼顾直流与高频交流(0-100kHz)

2. 数字化CT:内置ADC的电子式CT(输出数字信号,支持直流)

3. 集成方案:TI TMCS1100:单芯片霍尔+隔离+放大器

核心结论:

- 要测直流/高频 霍尔传感器(新能源、电力电子)

- 工频交流低成本 电流互感器(电网、电表、工业配电)

- 高精度需求 闭环霍尔或高等级CT

 


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