电压传感器完整介绍
一、什么是电压传感器
电压传感器是将被测高 / 交流 / 直流电压，按比例转换成标准低压弱电信号的检测器件，后端可接 PLC、单片机、电表、示波器、保护装置，实现电压测量、监控、过压保护、电能计量。作用：电气隔离 + 电压信号变送，强弱电分开，保障设备与人身安全。
二、分类（按工作原理）
1. 分压电阻式（电阻分压器）
原理：大功率精密电阻串联分压，高压侧分压得到低压采样信号
优点：成本极低、结构简单、体积小
缺点：无电气隔离、温漂大、损耗大、仅适合低压直流 / 工频交流
适用：低压电路板内部采样、小功率直流电源
2. 霍尔电压传感器（主流工业款）
直测式霍尔电压传感器
原理：被测电压串联限流电阻，产生电流穿过霍尔磁芯，霍尔元件感应磁场输出电压
特点：电气隔离、交直流通用、测量范围宽（DC/AC/PWM 脉冲）
量程：DC 50V～3000V，AC 0～1000V
输出：0-5V、0-10V、4-20mA 标准信号
应用：变频器、储能、光伏、BMS 电池管理、充电桩
开环 / 闭环霍尔
开环：便宜、体积小、一般（0.5%~1%）
闭环（磁平衡式）：高、温漂小（0.1%~0.2%），价格更高，新能源设备
3. 互感器式（电压互感器 VT/PT，仅交流）
电磁式电压互感器 PT
原理：变压器电磁感应，高压绕组变低压绕组，只测工频交流电
优点：耐压高、绝缘强、大功率电网专用
局限：不能测直流，频率仅限 50/60Hz
场景：高压配电柜、变电站、电网计量
罗氏线圈电压传感器（高频交流）
适合高频脉冲、逆变输出、开关电源，不适合直流。
4. 光纤电压传感器（光电式）
原理：电光晶体、光纤传输信号，完全无电磁干扰
优势：超高绝缘、抗强电磁、超高压场景
缺点：价格昂贵、配套电路复杂
适用：特高压变电站、高压实验室
三、关键性能参数
测量量程：额定输入电压（如 DC 1000V、AC 220V）
等级：0.1、0.2、0.5、1 级，数值越小越高
线性度：信号输出与输入电压的线性偏差
隔离耐压：原边与副边绝缘耐压（2kV、6kV、12kV），安全指标
频响范围：DC~1kHz / DC~100kHz，高频逆变需宽频型号
输出信号
电压型：0~5V、0~10V（接 AD 采集）
电流型：4~20mA（长线传输抗干扰）
温漂：温度变化带来的测量误差，高闭环霍尔温漂极小
供电电源：常见 ±12V、±15V、24V 直流供电
四、常见应用场景
新能源领域
光伏逆变器、储能变流器 PCS、新能源汽车 BMS、充电桩、电池包电压采集
工业自动化
变频器、伺服电源、UPS 不间断电源、直流配电柜电压监测
电力电网
高压开关柜、变电站计量、继电保护、电能质量监测
实验室检测
电源分析仪、功率分析仪、老化测试设备
轨道交通
机车牵引电源、地铁直流供电检测
五、选型简易区分
只测工频交流高压 → 电磁 PT 电压互感器
交直流、脉冲、新能源设备、需要隔离 → 闭环霍尔电压传感器
低压板内低成本采样、无需隔离 → 电阻分压
超高压、强电磁干扰环境 → 光纤电压传感器
六、优缺点总结
霍尔电压传感器（通用）
优点：交直流通用、电气隔离、宽频、安装方便、量程覆盖广
缺点：相比电阻分压成本更高
电压互感器 PT
优点：耐压高、电网大功率场景稳定
缺点：无法测直流、体积大、低频受限
电阻分压
优点：
缺点：无隔离、发热损耗、高压不安全