什么是电流传感器？

电流传感器是一种电流检测装置，可以检测被测电流的信息，按比例换算成符合标准的电压或电流信号，以满足信息的传递、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本章对于电流传感器不同种类做简单介绍，同时给出精度计算公式，供工程设计参考。

01电流传感器

分流器：

即高精度电阻，作为常见的电流检测元件，具有精度高，线性度好以及温度稳定性高的优点，常用于小电流直流应用，对于交流应用需要与线性光耦搭配使用。分流器由于直接串联于威廉希尔官方网站 当中，具有插入损耗与发热问题，因此大电流应用常采用非插入型产品方案。

电流互感器：

利用原副边匝比不同来进行电流信号缩放，只能作为交流信号的检测，具有成本低，精度高，结构简单等优点。

霍尔电流传感器：

霍尔效应是运动的带电粒子在磁场中受洛仑磁力作用引起的偏转，这种偏转导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的积聚，从而形成横向电场，将该电场进行信号放大处理即转换为满足标准的输出所需信号。因此利用霍尔效应可以实现非接触式电流检测，具有无插入损耗、隔离式、检测精度高、结构威廉希尔官方网站 简单等优点。

开环电流传感器：

将原边电流产生的电磁信号转化为电压信号，通过放大器输出，有贴片式产品作为小电流检测，也有模块式作为大电流检测。

闭环电流传感器：

在磁芯上饶副边线圈，在原边有电流流过时，副边线路电流产生的补偿磁通与原边电流Ip产生的磁通大小相等，方向相反，使得磁芯中磁通总量为零。霍尔器件和辅助威廉希尔官方网站 产生的副边补偿电流准确反映了原边电流的大小，原副边电流大小为线圈匝比关系。

闭环电流传感器具有精度高、线性度好、磁失调小、动态性能好等优点，成本相对较高，功率损耗大。

磁通门电流传感器：

与霍尔电流传感器类似，都是通过检测气隙中磁通大小来检测电流信号，只是气隙中感应元件变为磁通门探头。

如下为几种常用电流传感器对比：

磁阻电流传感器：

磁阻技术的发展，使得电流传感器感应元件得到了进一步扩充，其中各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)以及隧道磁阻(TMR)技术的发展使得电流传感器实现更高精度、更好温度稳定性以及更高带宽，目前成品主要为贴片式电流检测产品。

物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，通常情况下，物质的电阻率在磁场中仅产生轻微的减小；在某种条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电阻值约高10余倍，称为“巨磁阻效应”（GMR）。

随着GMR效应研究的深入，TMR效应开始引起人们的重视。尽管金属多层膜可以产生很高的GMR值，但强的反铁磁耦合效应导致饱和场很高，磁场灵敏度很小，从而限制了GMR效应的实际应用。

磁隧道结（MTJ s）中两铁磁层间不存在或基本不存在层间耦合，只需要一个很小的外磁场即可将其中一个铁磁层的磁化方向反向，从而实现隧穿电阻的巨大变化，故MTJs较金属多层膜具有高得多的磁场灵敏度。同时，MTJs这种结构本身电阻率很高、能耗小、性能稳定。

因此，MTJs无论是作为读出磁头、各类传感器，还是作为磁随机存储器(MRAM)，都具有无与伦比的优点，其应用前景十分看好，引起世界各研究小组的高度重视。

精度计算：

电流传感器最核心的参数即电流检测精度，电流精度主要考虑线性度、零点以及零点温漂，闭环产品增加一个增益误差。

开环产品精度计算：

闭环产品精度计算：

通常规格书给出的为额定电流下所对应的精度，所有误差的算法，其中分母为当前测试电流所对应的值，因此以线性误差为例，额定电流100A的电流传感器，其线性误差为1%，在实际电流10A时，其线性误差达到了10%（1%*100/10），同理零点误差与零点漂移误差也随之增大。电流传感器的精度计算是选型的核心参数，极限工况下的误差计算才是产品稳定性与一致性的重要依据。

电流传感器的小电流精度才是真正考验传感器的地方，因此为了满足不同电流的精度需求，目前市面上有双量程输出的电流传感器，以及霍尔电流传感器与分流器组合方式，其中霍尔负责大电流，分流器负责小电流。磁阻技术的引入也增加了高精度需求的可选项。