电流传感器是一种用于检测和测量电流的装置，其工作原理基于电磁感应、霍尔效应、磁阻效应等物理现象。根据不同的技术类型，电流传感器的工作原理可分为以下几类：

1. 基于电磁感应（电流互感器，CT）

  • 适用对象：交流电流（AC）。

  • 原理：

    • 利用法拉第电磁感应定律，当交流电流通过导线时，会在周围产生交变磁场。

    • 传感器通过磁芯（如铁氧体）集中磁场，并在次级线圈中感应出与初级电流成比例的电流。

    • 次级电流通常较小，需通过负载电阻转换为电压信号。

  • 特点：

    • 只能测量交流电流。

    • 无需外部供电（无源器件）。

    • 输出信号与被测电流频率相关。

2. 基于霍尔效应（霍尔传感器）

  • 适用对象：直流（DC）或交流（AC）。

  • 原理：

    • 霍尔元件放置在磁芯的气隙中，当被测电流流过导线时，产生的磁场被磁芯集中并作用于霍尔元件。

    • 霍尔元件在磁场中会产生与磁场强度成正比的电压（霍尔电压），通过放大电路输出信号。

  • 特点：

    • 可测量直流和交流电流。

    • 需要外部供电（有源器件）。

    • 响应速度快，但可能受温度影响。

3. 基于磁阻效应（如巨磁阻GMR、隧道磁阻TMR）

  • 适用对象：直流或交流。

  • 原理：

    • 某些材料的电阻会随外部磁场变化（磁阻效应）。

    • 电流产生的磁场改变磁阻元件的电阻值，通过电桥电路转换为电压信号。

  • 特点：

    • 高灵敏度，适合微小电流检测。

    • 响应频率高，但成本较高。

4. 罗氏线圈（Rogowski Coil）

  • 适用对象：高频交流或脉冲电流。

  • 原理：

    • 柔性空心线圈绕在载流导体上，通过电磁感应测量电流变化率（di/dt）。

    • 需对输出信号积分才能得到原始电流波形。

  • 特点：

    • 无磁芯饱和问题，适合大电流或高频测量。

    • 线性度好，但需配合积分器使用。

5. 分流电阻（Shunt Resistor）

  • 适用对象：直流或低频交流。

  • 原理：

    • 在电流路径中串联一个低阻值精密电阻（分流器）。

    • 通过欧姆定律（�=�×�）测量电阻两端的压降，计算电流值。

  • 特点：

    • 简单、成本低，但会引入功耗和发热。

    • 需高精度放大电路处理微小电压信号。

关键参数

  • 测量范围：从毫安级到千安级。

  • 带宽：响应速度（如霍尔传感器可达数百kHz）。

  • 隔离性：非接触式传感器（如CT、霍尔）提供电气隔离。

  • 精度：受温度、线性度、噪声等因素影响。

应用场景

  • 工业控制：电机电流监控。

  • 新能源：光伏逆变器、电池管理系统（BMS）。

  • 智能电网：电能计量、故障检测。

  • 消费电子：充电器过流保护。

根据具体需求（如电流类型、精度、成本），可选择合适类型的电流传感器。