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霍尔电流传感器在整流器和器电源中的应用
点击次数:896 发布时间:2020-05-23
  霍尔电流传感器在整流器和器电源中的应用
 
  整流器和器电源单元(PSU)中的功率因数校正(PFC)电路和逆变电路都需要将压侧的电流信号到位于低压侧的器,因此要用到式电流传感器。式电流有多种实现方式,例如电流互感器(CT)、放大器和霍尔效应电流传感器。其中,霍尔效应电流传感器因其简便易用、、体积小且具有直流能力,成为比较理想的选择。
 
  电流互感器是基于变压器的原理对电流进行采样,使用CT可以MOSFET或者IGBT的开通电流。CT的响应速度使其适合于用做峰值电流和过流保护。但是基于变压器耦合原理的CT无法感测直流或低频的电流,从而导致其不能直接工频AC电流,或因为只开通电流的间接方法而损失测量(没有关断电流)。另外,由于CT需要使用铁氧体磁芯,体积很难做小,而体积较大的CT又会增大电源开关环路,产生的电压和噪声干扰。
 
  而霍尔效应电流传感器则是一种、体积小的选择,它可以在直流条件下工作,而且能够以良好的线度和测量包含了开通和关断的AC总电流。同时,霍尔效应电流传感器的体积可以做到SOIC-8的封装,同一颗集成IC一样大小,使PCB的布局加,实现的功率密度。
 
  表1对霍尔效应电流传感器与电流互感器进行了比较。
 
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  在将霍尔效应电流传感器应用于电源或器PSU时,需要评估电流的范围、连续电流耐受能力、响应速度(/带)和电压等。在某些情况下,电源或器电源可能还需要向上位机汇报当前的运行功率,此时的霍尔电流传感器(如TI的TMCS1100)可帮助系统实现≥1%的电流。
 
  图1展示了,在分别使用3.3 V和5 V供电情况下,霍尔效应电流传感器的应用电路。与使用3.3 V电源供电相比,使用5 V供电可用拓霍尔传感器的电流范围。以TMCS1100A1为例,霍尔传感器的灵敏度为50 mV/A:如果使用3.3V电源,则电流范围为-33 A?+ 33 A(双向);而使用5.0V电源时,电流范围可以扩展到-50 A?+ 50A。另外,在设计中应当注意,除了电流范围之外,还需要考虑传感器的连续电流耐受能力,当电流耐受力不足时,可以通过改善传感器的散热来优化。
 
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(a)
 
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 (b)
  图1:霍尔效应电流传感器的常见应用:采用3.3 V电源的霍尔效应电流传感器(a);采用5 V电源的霍尔效应电流传感器(b)
 
  在使用霍尔效应电流传感器的电路板布局中,要注意以下因素:
 
  散热:尽量增大一次侧电流导线的覆铜面积,可以提霍尔电流传感器的散热能力,从而增加传感器的大平均电流耐受能力。另外,还可以使用厚铜箔的PCB,或者在初走线上放置一些散热过孔,或者把霍尔电流传感器和PCB走线放置在风道内,都可以改善霍尔电流传感器的平均电流耐受能力。
 
  一次侧电流磁场:布局时,应尽量避免大电流的走线靠近霍尔电流传感器。
 
  要求:从系统整体考虑爬电距离和电气间隙,当霍尔电流传感器无法所需的PCB爬电距离时,可以在电路板上挖槽以达到系统的要求。
 
  总结,在整流器和器PSU中,CT适合于峰值电流和过流保护,但它体积较大且不。霍尔效应电流传感器体积小,,使用简单方便,并且适合交流线路电流。希望本文介绍的关于霍尔电流传感器的一些用法对大家有所帮助。
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