闭环霍尔电流传感器设计与测试

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandExperimentofClosedLoopHallEffectCurrentsensorCandidate:LiFu’anMajor:EngineeringThermophysicsSupervisor:Prof.LuoXiaobingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈

2、交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，

3、在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要闭环霍尔电流传感器的发展在近十几年非常迅猛，广泛应用于汽车电子、工业控制、伺服电机、UPS电源、军事等领域。传统的分流器、互感器由于测量的精度低、可靠性差，所以设计与研究性能更好、可靠性更高、价格更低的闭环霍尔电流传感器是研究的热点。目前闭环霍尔电流传感器可靠性低、加工要求高、小规模生产成本高，因此，本文通过对霍尔电流传感器材料、器件的选择和加工工艺的改进，使闭环霍尔电流传感器在精度和可靠性方面具有显著的优势。采用数

4、值模拟和实验相结合的方法对闭环霍尔电流传感器进行了优化，研究了铁芯气隙的宽度、霍尔元件的大小、次级线圈的规格和PCB板焊接所出现的缺陷对闭环霍尔电流传感器灵敏度、线性度和精度的影响。气隙的宽度对电流传感器的灵敏度和精度影响较大，气隙的宽度为1.1mm时，铁芯所聚集的磁感应强度是最大的，漏磁是最小的，此时产品的灵敏度是最好的；霍尔元件的选择对灵敏度和线性度影响很大，选择HW302B时，由于其具有超高灵敏度、空间分辨率高，对提高整个产品的灵敏度和线性度是非常有利的；次级线圈选用0.8×1.5mm的扁平型漆包线，能提高绕制工艺的进度和产品的精度。在上述研究的基础上，对闭环电流传感器进行了优化和改

5、进，对改进以后的产品的实验测试表明结果与理论研究是一致的。数值模拟研究了磁感应强度随着气隙的宽度的变化情况，表明随着气隙宽度的增大，磁感应强度在减小，霍尔元件感应的信号会减弱，所发出的信号偏小会导致补偿电流减小，从而会导致闭环霍尔电流传感器精度变差。对次级线圈缠绕面积对磁感应强度的影响采用麦克斯韦方程进行模拟，随着次级线圈缠绕面积的增大，所产生的磁感应强度减小，导致铁芯中的剩磁增加。研究了放大电路、反馈电路和温度补偿电路，重点分析了在工程应用中印刷电路板焊接时的主要缺陷，提出了检查缺陷的方法。关键词：闭环霍尔电流传感器磁感应强度霍尔元件缺陷检查I华中科技大学硕士学位论文AbstractCl

6、osedloopHalleffectcurrentsensorhasdevelopedrapidlydevelopmentinrecentyears.Ithasbeenwidelyusedinvariousfieldsincludingtheautomotiveelectronics,theindustrialcontrol,servomotors,UPSpower,militaryandsoon.Ratherthanthetraditionalshuntandtransformer,theclosedloopHalleffectcurrentsensorwithbetterperform

7、ance,higherreliabilityandlowercosthasbeenleadingtheresearchtopics.ThetraditionaldesignofclosedloopHalleffectcurrentsensorhassomedisadvantages,suchaslowreliability,lowlife,difficultmanufacturingandhighcostofthesma