霍爾電流傳感器在整流器和器電源中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：2686 更新時間：2020-05-25
霍爾電流傳感器在整流器和器電源中的應(yīng)用
整流器和器電源單元(PSU)中的功率因數(shù)校正(PFC)電路和逆變電路都需要將壓側(cè)的電流信號到位于低壓側(cè)的器，因此要用到式電流傳感器。式電流有多種實現(xiàn)方式，例如電流互感器(CT)、放大器和霍爾效應(yīng)電流傳感器。其中，霍爾效應(yīng)電流傳感器因其簡便易用、、體積小且具有直流能力，成為比較的選擇。
電流互感器是基于變壓器的原理對電流進(jìn)行采樣，使用CT可以MOSFET或者IGBT的開通電流。CT的響應(yīng)速度使其適合于用做峰值電流和過流保護(hù)。但是基于變壓器耦合原理的CT無法感測直流或低頻的電流，從而導(dǎo)致其不能直接工頻AC電流，或因為只開通電流的間接方法而損失測量(沒有關(guān)斷電流)。另外，由于CT需要使用鐵氧體磁芯，體積很難做小，而體積較大的CT又會增大電源開關(guān)環(huán)路，產(chǎn)生的電壓和噪聲干擾。
而霍爾效應(yīng)電流傳感器則是一種、體積小的選擇，它可以在直流條件下工作，而且能夠以良好的線度和測量包含了開通和關(guān)斷的AC總電流。同時，霍爾效應(yīng)電流傳感器的體積可以做到SOIC-8的封裝，同一顆集成IC一樣大小，使PCB的布局加，實現(xiàn)的功率密度。
表1對霍爾效應(yīng)電流傳感器與電流互感器進(jìn)行了比較。
在將霍爾效應(yīng)電流傳感器應(yīng)用于電源或器PSU時，需要評估電流的范圍、連續(xù)電流耐受能力、響應(yīng)速度(/帶)和電壓等。在某些情況下，電源或器電源可能還需要向上位機(jī)匯報當(dāng)前的運(yùn)行功率，此時的霍爾電流傳感器(如TI的TMCS1100)可幫助系統(tǒng)實現(xiàn)≥1%的電流。
圖1展示了，在分別使用3.3 V和5 V供電情況下，霍爾效應(yīng)電流傳感器的應(yīng)用電路。與使用3.3 V電源供電相比，使用5 V供電可用拓霍爾傳感器的電流范圍。以TMCS1100A1為例，霍爾傳感器的靈敏度為50 mV/A：如果使用3.3V電源，則電流范圍為-33 A?+ 33 A(雙向)；而使用5.0V電源時，電流范圍可以擴(kuò)展到-50 A?+ 50A。另外，在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意，除了電流范圍之外，還需要考慮傳感器的連續(xù)電流耐受能力，當(dāng)電流耐受力不足時，可以通過改善傳感器的散熱來優(yōu)化。
(a)
(b)
圖1：霍爾效應(yīng)電流傳感器的常見應(yīng)用：采用3.3 V電源的霍爾效應(yīng)電流傳感器(a)；采用5 V電源的霍爾效應(yīng)電流傳感器(b)
在使用霍爾效應(yīng)電流傳感器的電路板布局中，要注意以下因素：
散熱：盡量增大一次側(cè)電流導(dǎo)線的覆銅面積，可以提霍爾電流傳感器的散熱能力，從而增加傳感器的大平均電流耐受能力。另外，還可以使用厚銅箔的PCB，或者在初走線上放置一些散熱過孔，或者把霍爾電流傳感器和PCB走線放置在風(fēng)道內(nèi)，都可以改善霍爾電流傳感器的平均電流耐受能力。
一次側(cè)電流磁場：布局時，應(yīng)盡量避免大電流的走線靠近霍爾電流傳感器。
要求：從系統(tǒng)整體考慮爬電距離和電氣間隙，當(dāng)霍爾電流傳感器無法所需的PCB爬電距離時，可以在電路板上挖槽以達(dá)到系統(tǒng)的要求。
總結(jié)，在整流器和器PSU中，CT適合于峰值電流和過流保護(hù)，但它體積較大且不?；魻栃?yīng)電流傳感器體積小，，使用簡單方便，并且適合交流線路電流。希望本文介紹的關(guān)于霍爾電流傳感器的一些用法對大家有所幫助。
