一种霍尔电流传感器的电路设计

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1、第l8卷第11期电子设计工程2010年11月Vo1．18No．11ElectronicDesignEngineeringNOV．2010一种霍尔电流传感器的电路设计卢敏，郑建生，张提升，黄小秋(武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079)摘要：为了解决霍尔电流传感器电流动态测试范围小、线性度低及频带宽度不能满足实际工程需求的问题。设计出了零磁通型霍尔电流传感器，利用零磁通原理，通过检测二次线圈的电流(反馈电流)，计算一次侧电流(被测电流)的大小。采用REF232电压基准芯片为HW3ooB型霍尔元件提供工作电流，采用仪器放大器AD620对霍尔元

2、件产生的霍尔电压进行放大。通过测试表明，该传感器的电流动态测试范围比同类型的传感器提高了50％，线性度可以达到输入电流的0．2％．频带宽度可以达到300kHz。关键词：霍尔电流传感器；零磁通原理；反馈电流；线性度；频带宽度中图分类号：TP27l文献标识码：A文章编号：1674—6236(2010)l1—0041—04DesignOfHallcurrentsensorciruitLUMin，ZHENGJian·sheng，ZHANGTi-sheng，HUANGXiao—qiu(InstituteofElectronicInformation，W

3、uhanUniversity，Wuhan430079，China)Abstract：InordertomakeaHallcurrentsensortomeettheengineeringdemandswithlargercurentdynamictestrange，higherlinearityandwiderbandwidth，thispaperproposedzero—fluxtypecurrentsensor，accordingtothezero-fluxprinciple，itcancalculatethesizeofprimaryc

4、urent(measuredcurent)bydetectingthesecondarycoilofthecurrent(feedbackcurrent)．REF232voltagereferencechipwasusedfortheHW300BtypeHallelementtoprovideoperatingcurent，andinstrumentamplifierAD620wasusedtoamplifytheHallvoltagegeneratedbyHallelement．Testshowsthatthesensorrangeofth

5、ecurentdynamictestthanthesametypesofsensorsincreases50％．1inearityisuptoO．2％ofinputcurent．frequencybandwidthisupto300kHz．Keywords：Hall—curentsensor；zero—fluxprinciple；feedbackcurrent；linearity；bandwidth设计了一种零磁通型霍尔电流传感器，可广泛应用于交H"300件BuIIAD620路lI一-lI反~馈流变频驱动、焊接电源、开关电源、不间断电源等领域

6、。该零磁通型霍尔电流传感器通过砷化镓霍尔元件检测由通电电图l系统总流程流产生的磁场，继而有效地检测被测电流⋯。Fig．1Totalflowchartofsystem由于霍尔元件产生的霍尔电势很微弱，而且还存在较大2系统硬件电路设计的失调电压，因此对霍尔电压的放大和对不等位电势的补偿是该设计的两个主要需要解决的问题，而且霍尔元件中载流系统由±5V的稳压源供电。用一片电压基准芯片子浓度等随温度变化而变化，因此还需用温度补偿电路对萁REF3012为砷化镓系列的霍尔元件HW30HDB提供基准电压。温度补偿。HW3o0B是一款可采用电压模式供电和电流模

7、式供电的霍尔元件．HW3OOB放在开有气隙的集磁环的气隙里，并用胶1系统设计框架水加以固定(霍尔元件和集磁环相对位置如果发生变化，会系统分为4个部分：1)霍尔元件的供电电路，由电压基影响产生的霍尔电势的大小)。霍尔元件的输出接至仪器放准(电流基准)芯片为霍尔片提供工作电流；2)霍尔元件及磁大器AD620．作为放大器的差模出入端和共模输入端。放大芯．将感应片感应的磁场(该磁场由通电电流产生)转化为霍器的增益可通过调节1、8引脚之间的1Okn的电位器改变。尔电压；3)放大电路，将微弱的霍尔电压进行放大；4)反馈部放大器的输出接反馈线圈，该反馈线圈

8、绕在集磁环上，其绕分。利用了磁平衡原理：一次侧电流所产生的磁场，通过二次线方向能使通过它的电流产生的磁场与集磁环收集到的磁场线圈电流进行补偿，使磁芯始终处于零磁通工