第一节 霍尔电流传感器产品定义及基本属性

一、产品定义、性能

霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。

霍尔电流、电压传感器具有优越的电性能，是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电检测元件。它综合了互感器和分流器的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足（互感器只适用于50Hz工频测量；分流器无法进行隔离测量）。利用同一只霍尔电流电压传感器检测元件既可以检测交流也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。霍尔电流、电压传感器具有如下特点：

可测量任意波形的电压和电流。霍尔电压、电流传感器可以测量任意波形的电流和电压参量，如直流、交流和脉冲波形等。也可以对瞬态峰值参数进行测量，其副边电路可以忠实地反映原边电流的波形。这一点普通互感器无法与其相比，因为普通的互感器一般只适用于50Hz的正弦波；精度高。一般的霍尔电流电压传感器在工作区域内的精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量，而普通互感器精度一般为3%～5%，且只适合于50Hz的正弦波形；线性度优于0.5%；动态性能好。一般霍尔传感器的动态响应时间小于7μs，跟踪速度di/dt高于50A/μs；霍尔电流电压传感器以其优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础（无感元件）。一般普通互感器的动态响应时间为10～20μs，这显然已不适应工业控制系统发展的需要（感性元件）；工作频带宽。可在0～20kHz频率范围内很好地工作；过载能力强，测量范围大（0～±10000A）可靠性高，平均无故障工作大于5×10000小时；尺寸小，重量轻，易于安装且不会给系统带来任何损失。

二、产品所属行业界定

近年来，新一代功率半导体器件大量进入电力电子、交流变频调速、逆变装置及开关电源等领域。原有的电流、电压检测元件已不适应中高频、高di/dt电流波形的传递和检测。霍尔电流、电压传感器是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工业用电量传感器，是一种新型的高性能电气检测元件。略……

第二节 霍尔电流传感器行业产业链概述

产业链定义：即从一种或几种资源通过若干产业层次不断向下游产业转移直至到达消费者的路径，它包含四层含义：一是产业链是产业层次的表达。二是产业链是产业关联程度的表达。产业关联性越强，链条越紧密，资源的配置效率也越高。三是产业链是资源加工深度的表达。产业链越长，表明加工可以达到的深度越深。四是产业链是满足需求程度的表达。产业链始于自然资源、止于消费市场，但起点和终点并非固定不变。

产业链是一个包含价值链、企业链、供需链和空间链四个维度的概念。这四个维度在相互对接的均衡过程中形成了产业链这种“对接机制”是产业链形成的内模式，作为一种客观规律，它像一只“无形之手”调控着产业链的形成。

产业链是产业经济学中的一个概念，是各个产业部门之间基于一定的技术经济关联，并依据特定的逻辑关系和时空布局关系客观形成的链条式关联关系形态。产业链主要是基于各个地区客观存在的区域差异，着眼发挥区域比较优势，借助区域市场协调地区间专业化分工和多维性需求的矛盾，以产业合作作为实现形式和内容的区域合作载体。

产业链的本质是用于描述一个具有某种内在联系的企业群结构，它是一个相对宏观的概念，存在两维属性：结构属性和价值属性。产业链中大量存在着上下游关系和相互价值的交换，上游环节向下游环节输送产品或服务，下游环节向上游环节反馈信息。

产业链分为接通产业链和延伸产业链。

接通产业链是指将一定地域空间范围内的断续的产业部门(通常是产业链的断环和孤环形式)借助某种产业合作形式串联起来；延伸产业链则是将一条既已存在的产业链尽可能地向上下游拓深延展。产业链向上游延伸一般使得产业链进人到基础产业环节和技术研发环节，向下游拓深则进入到市场拓展环节。产业链的实质就是不同产业的企业之间的关联，而这种产业关联的实质则是各产业中的企业之间的供给与需求的关系。

随着技术的发展，迂回生产程度的提高，生产过程划分为一系列有关联的生产环节。分工与交易的复杂化对使得在经济中通过什么样的形式联结不同的分工与交易活动成为日益突出的问题。企业组织结构随分工的发展而呈递增式增加。因此，搜寻一种企业组织结构以节省交易费用并进一步促进分工的潜力，相对于生产中的潜力会大大增加。企业难以应付越来越复杂的分工与交易活动，不得不依靠企业间的相互关联，这种搜寻最佳企业组织结构的动力与实践就成为产业链形成的条件。

图表12  产业链形成模式示意图

如图所示，产业链的形成首先是由社会分工引起的，在交易机制的作用下不断引起产业链组织的深化。在图中，C1、C2、C3表示社会分工的程度，其中，C3>C2>C1表示社会分工程度的不断加深；A1、A2、A3表示市场交易的程度，A3>A2>A1表示市场交易程度的不断加深；B1、B2、B3表示产业链的发展程度，其中，B3>B2>B1表示产业链条的不断延伸和产业链形式的日益复杂化。三个坐标相交的原点0，表示既无社会分工也无市场交易更无产业链产生的初始状态。

从C1点开始，而不是从坐标原点开始，意味着社会分工是市场交易的起点，也是产业链产生的起点社会分工C1的存在促进了市场交易程度A1的产生，在A1作用下，需要B1的产业链形式与它对接B1这种产业链形式的产生又促进了社会分工的进一步发展，于是，社会分工就从C1演化到C2。相应地，在C2的作用下，市场交易程度从A1发展到A2，A2又促进了产业链形式从B1发展到B2。接着，按照同样的原理，B2促使C2发展到C3，C3又促使A2发展到A3,A3又促使产业链从B2发展到B3....如此周而复始，使产业链不断形成发展。

产业链形成的动因在于产业价值的实现和创造产业链是产业价值实现和增值的根本途径。任何产品只有通过最终消费才能实现，否则所有中间产品的生产就不能实现。同时，产业链也体现了产业价值的分割。随着产业链的发展，产业价值由在不同部门间的分割转变为在不同产业链节点上的分割产业链也是为了创造产业价值最大化，它的本质是体现“1+1>2”的价值增值效应。这种增值往往来自产业链的乘数效应，它是指产业链中的某一个节点的效益发生变化时，会导致产业链中的其他关联产业相应地发生倍增效应产业链价值创造的内在要求是：生产效率≥内部企业生产效率之和(协作乘数效应)；同时，交易成本≤内部企业间的交易成本之和(分工的网络效应)。企业间的关系也能够创造价值。价值链创造的价值取决于该链中企业间的投资。不同企业间的关系将影响它们的投资，并进而影响被创造的价值。通过鼓励企业做出只有在关系持续情况下才有意义的投资，关系就可以创造出价值来。

霍尔电流传感器行业的产业链结构分析：上游原材料供应商，中游霍尔电流传感器生产商，下游应用行业，此外还有贯穿产业链的物流配送厂家、销售厂家等。

图表13  霍尔电流传感器产业链结构图

第三节 霍尔电流传感器上游行业发展状况分析

一、上游原材料生产情况分析

（一）主要原材料产量情况

图表14  2009-2014年3月我国霍尔电流传感器上游主要原材料产量增长统计表

二、上游原材料需求情况分析

（一）主要原材料应用领域概况

PCB电路板，几乎会出现在每一种电子设备当中．如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上．除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接．随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了．

标准的PCB电路板上头没有零件，板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成．在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了．这些线路被称作导线或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接．

为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上．在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面．这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的．因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面与焊接面PCB电路板依其应用领域可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等；而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等。

端子是用途最广泛电子元件之一，广泛运用于计算机、电信、网络通讯、工业电子、交通运输、航空航天、医疗器材及汽车工业等领域。

（二）主要原材料应用领域需求量统计表

图表15 2013年我国霍尔电流传感器上游PCB板应用领域需求量统计表

图表16  2013年我国霍尔电流传感器上游接线端子应用领域需求量统计表

略……

第四节 政策、法规环境分析

一、行业基本政策方向分析

在国防设施、重大工程和重要工业装备中，传感器是必不可少的基础技术和装备核心，直接影响国防安全、经济安全和社会安全。传感器产业落后，产业安全就无从谈起。

传感器等战略性产业的发展，需要高投入，长期投入，要在材料、设计、设备等整个产业链上全方位推进。

推进传感器产业化的关键在于完善投融资环境和科技成果转化机制，依托具有优势的产业集聚区，形成创新能力强、创业环境好、产业链完善的传感器产业基地，支撑引领产业健康发展。

明确战略地位

传感器产业是国民经济的基础性、战略性产业之一，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。

世界主要发达国家都把传感器列为国家发展战略，我国政府对传感器产业同样高度重视，将传感器产业作为战略新兴产业的重要方向。《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》都将传感器研发和产业化列为重点发展领域。去年2月份，工业和信息化部联合有关部委发布了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》，并明确了一系列支持政策。传感器产业发展的政策环境不断优化。

经过多年发展，我国传感器产业初步形成了比较完整的产业体系和技术创新体系，取得了一批重要科技成果。同时也要看到，产业整体水平与国外先进水平相比差距较大，关键共性技术缺乏，产学研用结合不紧密，企业创新能力不足，致使产业化和市场推广应用问题未能得到很好的解决。

推进产业化应用

未来5~15年是我国传感器产业快速发展的关键时期。周子学强调，必须在已形成的较为完备的技术体系、制造体系和配套供应体系基础上，以深化改革为动力、以市场需求为牵引、以实现产业化为目标、以产品创新为主线、以共性技术研发和公共服务平台建设为支撑，推动产业形态从“生产型制造”向“服务型制造”的转变，实现我国传感器产业创新、持续、协调发展。

作为产业主管部门，工业和信息化部将把促进传感器产业发展作为培育发展战略性新兴产业、推进工业转型升级的重要支撑，通过发展战略、规划、政策、标准等多种手段，加大对传感器产业发展的支持。将实施技术创新、产品升级、产业和企业转型升级、产业化应用四大工程，面向重点行业和领域应用，大幅提升主干产品可靠性和稳定性，开发急需的高端产品，建设公共服务平台，研究前沿技术并实现产业化，通过产业形态和产业结构转型升级，提升企业创新能力和产业整体创新能力。

市场不可估量

当前，传感器、通信及计算机被称为现代信息系统的三大支柱。无论是智慧城市，还是物联网，传感器的发展和应用，都是其产业发展的核心技术和关键。

未来五年内，全球传感器领域的复年增长率将超过10%，预计2015年全球市场将达到1770亿美元。从应用领域看，在汽车、家电类产品的应用会大大增加，在农业、环保、医疗卫生、食品检测类市场领域的应用，特别是物联网技术的应用是突如其来的，市场不可估量。

从国内看，预计我国2015年各种敏感元件与传感器需求量可达186亿~200亿只，销售额将突破1300亿元，其辐射和带动作用不可估量。

从我国传感器产业发展水平看，企业过于分散，产业集中度不高，生产工艺装备相对落后，缺乏新技术运用创新的基础和动力，均以仿造及二次开发为主。特别在敏感元件核心技术及生产工艺方面，与国外差距较大，导致产业化水平不能适应市场快速变化和急剧增长的需求，国际竞争力不强，制约和影响了我国传感器行业的正常发展。

需超前谋篇布局

特别是在产业布局上，我国传感器产业由北到南多点开花。包括东三省、京津冀、长三角、珠三角，另有西安、武汉等。目前，经济发展比较好的地区产业集聚态势都在逐步形成，参与的企业有上千家，产业资源相对比较分散，在系统应用、提供解决方案上，尤其上游的设计、制造、材料等方面问题都很突出。

建设传感器产业园区”的构想及发展规划。用5~10年时间，在国内适合地区，打造一个自然环境良好、产业环境优越、生态和谐的国际化传感器产业园区——中国传感器谷。

这个产业园区将采用产学研用相结合的立体化发展模式，由500余家公司和科研院所组成，产业聚集优势突出，品牌特色彰显，产业链完整，产业结构合理，年销售额达300亿美元以上，年增长速度大于20%。

构建产业集聚区

未来5~15年是我国传感器产业快速发展的关键期，也是做大做强传感器产业集聚区的黄金期。

钱江经济开发区将加快推进传感器产业化基地——钱江传感谷建设，培育一批销售额超10亿元的传感器龙头企业，做大具有较强国际竞争力的红外传感、新兴传感技术、传统传感技术、国外高精尖传感企业四大产业集群。

可以看出，通过集聚区建设引领传感器产业发展已成为与会专家公认的有效路径。全行业发展要加强顶层设计，包括战略规划、产业链、生态链的整体布局。要发挥企业在创新发展中的主体作用，通过市场化运作解决投融资问题。要引导创新，加强资源整合，从传感器未来发展趋势看，智能化、集成化趋势明显，要加强联合，发挥产业链优势。还要加强合作，尤其是对外合作，提高开放合作的质量等。

二、2008-2013年行业重点政策、法规

国家分别从十二五规划中5000亿元重点发展传感器产业；专项资金和产业集群建设三个维度加大传感器推广力度。

《“十二五”规划》投资5000亿元重点发展传感器相关产业

2011年7月发布的《中国电子元件“十二五”规划》指出，“十二五”期间将投资5000亿元，主要集中在新型电子元件的研发和产业化领域。其中包括基于MEMS技术的传感器、环境监测设备用气体传感器、流量传感器、湿度传感器等。

工业和信息化部于2012年2月发布的《物联网“十二五”规划》中，在重点工程内容中也提到发展微型和智能传感器、无线传感器网络等。

目前，我国敏感元件与传感器行业中小企业数量较多，市场集中度较低，与发达国家相比，存在技术差距，部分核心技术以及产品仍需要进口。国家政策的出台会带动行业的投资，通过对大型企业的培育将加速行业内结构调整、促进产业转型升级，同时加强对技术研发的投入，促进对关键性核心技术的突破，大幅提升产业附加值。

国家专项资金投资力度最大的是传感器等物联网基础行业

在2012年物联网发展专项资金支持项目中，在RFID、传感器技术、传输技术、数据挖掘、智能交通、智能农业等细分行业应用均有所涉猎。

传感器、射频识别芯片以及系统芯片等基础性行业将进一步获得支持，为交通、电力、医疗、流通业等行业应用领域提供基础。。

《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》建立百亿产业群

2013年2月底,工业和信息化部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会组织制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》，制定了具体的产业发展目标，并给出了2013-2025年的发展路线图。

《计划》指出，未来将在传感器领域建立超过百亿元的创新产业集群，以及产值超过10亿元的行业龙头和产值超过5000万元的小而精的企业。到2025年，我国传感器及智能化仪器仪表产业形态实现由“生产型制造”向“服务型制造”的转变，涉及国防和重点产业安全、重大工程所需的传感器及智能化仪器仪表实现自主制造和自主可控，高端产品和服务市场占有率提高到50%以上。要求用15年左右的时间，相关产品基本满足重点产业领域和国防建设的需要。

三、行业相关标准

霍尔电流传感器工作原理

（1）直测式霍尔电流传感器

原边电流Ip产生的磁通量聚集在磁路中，并由霍尔器件检测出霍尔电压信号，经过放大器放大，该电压信号精确地反映原边电流。

（2）磁平衡霍尔电流传感器

原边电流Ip产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡。副边电流Is精确地反映原边电流。略……

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