闭环霍尔电流传感器在车用电源系统中的应用

《闭环霍尔电流传感器在车用电源系统中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、闭环霍尔电流传感器在车用电源系统中的应用

2、第1内容加载中...lunouseg(this)">图1霍尔效应原理2.2闭环霍尔电流传感器的工作原理闭环霍尔电流传感器是利用霍尔器件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式（或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式）。众所周知，当电流流过一根导线时，将在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线形关系，因此，可利用霍尔器件测得的输出信号，直接反映出导线中的电流大小，即I∝B∝VH（2）式中：I为通过导线的电流

3、；B为导线通电流后产生的磁感应强度。当选择适当的比例系数后，上述关系可以表示为等式。对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类，一类为开环（或称直测式、直检式）霍尔电流传感器；另一类为闭环（或称零磁通式、磁平衡式）霍尔电流传感器。针对霍尔传感器的电路形式而言，人们最容易想到的是将霍尔器件的输出电压用运算放大器直接进行信号放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边被测电流大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。开环霍尔传感器的优点是电路形式简单，成本相对较低；其缺点是其精度、线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大。为了克服开环传感器的不足

4、，上世纪80年代末期，国外出现了闭环霍尔电流传感器。1989年，北京七○一厂引进国外技术在国内率先开展闭环霍尔电流传感器的研制和生产。经过十几年的努力，这种传感器在国内逐渐为广大用户了解和应用。闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的（如图2），即原边电流（IN）所产生的磁场，通过一个副边线圈的电流（IM）所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时，即N1×IN=N2×IM（3）式中：N1为原边线圈的匝数；N2为副边线圈的匝数。由式（3）可以看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流IM的大小，即可推算出原

5、边电流IN的值，从而实现了原边电流的隔离测量。500)this.style.ouseg(this)">图2闭环霍尔电流传感器的工作原理3闭环霍尔电流传感器的主要性能闭环霍尔电流传感器是近10年来出现的高技术模块化产品，其性能大大优于开环霍尔电流传感器，同时与传统的分流器或互感器的电流测量方法相比亦有许多优点。闭环霍尔电流传感器主要有以下特点：1）可以同时测量任意波形电流，如：直流、交流、脉冲电流；2）副边测量电流与原边被测电流之间完全电气隔离，绝缘电压一般为2kV～12kV；3）电流测量范围宽，可测量额定1mA～50kA电流；4）跟踪速度di/dt>50A/μs；5）线性度优于0.

6、1％IN；6）响应时间<1μs；7）频率响应0～100kHz。4传感器在车用电源系统中的应用闭环霍尔电流传感器的应用范围很广，目前已成功地应用于逆变焊机，发电及输变电设备，电气传动，数控机床等工业产品上。表1以额定电流为300A的CHB－300S型霍尔电流传感器为例，说明这种传感器的应用。表1CHB－300S型霍尔传感器的主要性能参数符号名称参数　型号CHB－300S/SP1IN额定电流300A(RMS)IP测量范围0～500AIM输出电流150mA对应原边300AX精度（Ta=25℃）IN的±0.5％KN匝比1:2000L线性度<0.1％　di/dt>50A/sIof

7、f失调电流±0.3mA（典型）tr响应时间1μsVc电源电压＋20～30V(±5％)IC耗电28mA＋IMta工作温度－40℃～85℃ts贮存温度－55℃～100℃在某型地面车辆上装备了一套独立的大功率发电系统，该发电系统设计选用了CHB－300S型闭环霍尔电流传感器作为系统电流检测部件，通过对传感器的输出信号进行处理，设定限流工作点，确保发电系统的输出功率不高于发电机的额定功率。闭环霍尔电流传感器CHB－300S的应用，很好地实现了上述应用目的。如图3所示，发电机G输出正端汇流母线穿过CHB－300S/SP1的原边电流穿孔，由传感器CHB－300S/SP1检测发电机的输出电流，传感器的

8、输出IM与发电机控制盒相连，由发电机控制盒设定发电机的输出电流控制点，依据此信号，对发电机的输出电流加以限制，避免发电机因输出功率过高而发生故障或损坏，从而保证发电系统正常工作。500)this.style.ouseg(this)">图3CHB－300S传感器的应用5结语该传感器能够满足车用发电系统对电流检测的技术要求，已在多套地面车辆的发电系统中应用，并按相关标准进行了实验测试，测试结果受到专家的肯定。　简介李泽勇，男，1987年