电流传感器根据工作原理、测量方式及应用场景的不同，可分为多种类型。以下是主要分类及其特点：

1. 基于工作原理的分类

(1) 电磁感应型

  • 电流互感器（CT, Current Transformer）

    • 原理：利用电磁感应（法拉第定律），初级线圈电流在次级线圈感应出比例电流。

    • 特点：

      • 仅适用于交流（AC）测量。

      • 输出为小电流信号（如5A或1A），需外接采样电阻转换为电压。

      • 高隔离电压，适合高压系统（如电网、配电柜）。

    • 缺点：无法测直流，存在磁饱和风险（需避免直流分量）。

  • 罗氏线圈（Rogowski Coil）

    • 原理：柔性空心线圈，通过感应电流变化率（di/dt）积分还原电流。

    • 特点：

      • 适用于高频交流（如雷电脉冲、电力电子开关电流）。

      • 无磁饱和问题，线性度好，但需配合积分器使用。

(2) 霍尔效应型

  • 开环霍尔传感器

    • 原理：霍尔元件直接测量电流产生的磁场，输出线性电压。

    • 特点：

      • 可测直流（DC）或交流，结构简单，成本低。

      • 精度较低（±1%~±5%），易受温度漂移影响。

  • 闭环霍尔传感器（零磁通型）

    • 原理：通过反馈线圈抵消原磁场，霍尔元件工作在零磁通状态。

    • 特点：

      • 精度高（±0.1%~±1%），响应快，但功耗和成本较高。

      • 典型应用：电动汽车电机控制、精密工业设备。

(3) 磁阻效应型

  • 原理：利用磁阻元件（如TMR、GMR）的电阻随磁场变化的特性。

  • 特点：

    • 灵敏度高，可测微弱电流，带宽宽（可达MHz）。

    • 需配合磁集中器增强信号，常见于芯片级传感器。

(4) 分流电阻（Shunt Resistor）

  • 原理：欧姆定律（I=V/R），通过测量电阻两端压降计算电流。

  • 特点：

    • 低成本，适合小电流（<100A）直流或低频交流。

    • 需插入电路，存在功率损耗和发热问题。

(5) 光纤电流传感器

  • 原理：基于法拉第磁光效应，电流引起光纤中偏振光偏转。

  • 特点：

    • 抗电磁干扰，超高压隔离（如智能电网、变电站）。

    • 高精度但成本昂贵，安装复杂。

2. 基于安装方式的分类

类型 特点 典型应用
穿孔式 非接触测量，导体穿过传感器中心 工业电机、电源监控
贴片式 直接焊接在PCB上，体积小 消费电子、BMS
钳形表 可开口夹住导线，便携测量 电力检修、临时检测
集成模块 带信号调理电路，直接输出标准信号 自动化控制、逆变器

3. 按被测电流类型分类

  • 直流传感器：霍尔效应、分流电阻、磁阻型。

  • 交流传感器：电流互感器、罗氏线圈。

  • 交直流混合：闭环霍尔、TMR传感器。

4. 特殊类型

  • 巨磁阻（GMR）传感器：超高灵敏度，用于微弱电流检测。

  • 隧道磁阻（TMR）传感器：比霍尔元件更低的功耗和更高精度。

  • 电流变送器：将传感器信号转换为标准工业信号（如4–20mA）。

选型对比表

类型 精度 带宽 隔离能力 成本 适用场景
电流互感器（CT） ±0.5%~3% 50Hz~kHz 高 低 工频交流电网
开环霍尔 ±1%~5% DC~100kHz 中 中 通用直流/交流
闭环霍尔 ±0.1%~1% DC~200kHz 高 高 电动汽车、精密工业
分流电阻 ±0.5%~2% DC~MHz 无 极低 小电流PCB电路
罗氏线圈 ±1%~3% 1kHz~MHz 高 中高 高频脉冲电流

应用场景示例

  • 电动汽车：闭环霍尔（电机电流）、分流电阻（BMS）。

  • 光伏逆变器：霍尔传感器（DC侧）、CT（AC侧）。

  • 智能家居：贴片式霍尔芯片（充电器过流保护）。

根据具体需求（如电流范围、精度、成本等）选择合适类型即可！