安科瑞 崔庭宇

　　關(guān)鍵字：霍爾電流傳感器，電力電子，UPS,電焊機(jī)

　　本文介紹了一種基于霍爾閉環(huán)原理的電流傳感器AHBC-LTA的工作原理及其優(yōu)點，討論了它在UPS、電子電焊機(jī)方面的應(yīng)用。

　　一、引言

　　霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，廣泛應(yīng)用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動、電鍍焊接應(yīng)用、變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS伺服控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電、通訊機(jī)房、數(shù)控機(jī)床、微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測電流的各個領(lǐng)域中，實現(xiàn)電流信號采集和反饋控制。具有響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬，精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗*力強(qiáng)等優(yōu)點。

　　二、 AHBC-LTA系列霍爾電流傳感器

　　2.1工作原理

　　AHBC-LTA霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，及閉環(huán)原理，當(dāng)原邊電流IP發(fā)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出反映原邊電流的電流變化

　　2.2原理圖

　　電流傳感器原理圖

　　2.3 主要技術(shù)參數(shù)

　　額定測量電流IPN ： 50 100 200 300A

　　測量范圍 IP ： 150%～200%* IPN

　　額定測量輸出 IM ： 50/100mA

　　電源電壓 ： ±15(±10%)V

　　電流消耗Ic ≤20mA

　　精度X ： —準(zhǔn)確度XG 0.5%/級

　　— 線性度 ≤1%FS

　　—零點失調(diào)電流 ≤0.15mV

　　—溫度系數(shù) 300PPM

　　—響應(yīng)時間tr ≤1uS

　　—工作頻率f 0～200 kHz

　　耐壓Vd ： 3.5kV/50Hz/1min

　　絕緣電阻 RG ： 20MΩ

　　工作溫度TA ： -25～70℃

　　儲存溫度TS ： -40～80℃

　　重量m 70g*(1±10%)

　　標(biāo)準(zhǔn)： Q/320281DGB24-2014

　　2.4外形尺寸及接線圖

　　輸出方式：5.08-3Pin 接線端子

　　接線方式：

　　三、AHBC-LTA系列霍爾電流傳感器的應(yīng)用

　　3.1優(yōu)點

　　a. 它打破了傳感器受頻率、波形的限制，測量頻率的范圍已不限于50Hz，可從0(直流)~20kHz，不僅能檢測50Hz正弦量，有效值，瞬態(tài)峰值，并能對任何波形做出如實的反映，甚至對含直流分量的信號都可做出迅速響應(yīng)，適應(yīng)了電力電子技術(shù)變頻斬波調(diào)速向高頻發(fā)展的需要。

　　b.磁補(bǔ)償霍爾傳感器由于采取了高遷移率的半導(dǎo)體霍爾元件及電子反饋線路,使響應(yīng)速度可達(dá)5μS 。它比電磁元件,快速熔斷的動作快了幾個數(shù)量級,可以有效地保護(hù)GTR的二次擊穿.晶閘管的di/dt損壞,GTQ的超可關(guān)斷電流和IGBT管的超鎖定電流的 保護(hù),VDMOS管的抗振蕩及SITH管的過電流保護(hù)。 c.由于其原副邊可靠絕緣,絕緣電壓一般為2.2kV,特殊要求可達(dá)20~50kV,使副邊訊號能如實地反映被測訊號,又無電的,為數(shù)模轉(zhuǎn)換提供條件,訊號即可輸入到模擬儀表,也可能作為數(shù)顯。如經(jīng)二次處理后還可作為自控系統(tǒng)的反饋信號,或與計算機(jī)接口相聯(lián)。d.由于磁補(bǔ)償,鐵芯內(nèi)磁通為零,使傳感器的尺寸,重量明顯減少,具有很強(qiáng)的過載能力(達(dá)20 倍)。整個磁補(bǔ)償霍爾傳感器可模塊化,系列化,根據(jù)需要裝在母線上即可,使用非常方便。

　　3.2一般應(yīng)用

　　利用各種元件組成不同功能的電路,都可以把它作為電源與負(fù)載的聯(lián)接,只要在電源與負(fù)載之間有電流I通過磁補(bǔ)償霍爾傳感器,它就可以起到保護(hù),控制發(fā)生器和接受器的作用,并且可以測得I的大小，還可以直接與計算機(jī)聯(lián)接進(jìn)行監(jiān)控。如圖2所示。

　　圖2一般應(yīng)用

　　3.3用于不間斷電源(UPS)

　　用磁補(bǔ)償霍爾傳感模塊進(jìn)行控制,保證逆變電源正常工作,由于轉(zhuǎn)換速度快,故特別適用于計算機(jī)電源,如圖3中磁補(bǔ)償霍爾傳感模塊，作為反饋訊號去控制可控整流器中晶閘管的觸發(fā)角;模塊2作為逆變器的控制訊號;模塊3可監(jiān)控浮充電源。如圖3所示

　　圖3用于UPS

　　3.4用于電子點焊機(jī)方面

　　由于電流電壓磁補(bǔ)償霍爾傳感模塊速度快,可重現(xiàn)電流和電壓波形,并反饋回可控整流器中去控制輸出,在直流上加一個交流電流以控制焊接電源,可以提高焊接質(zhì)量。如圖4所示。

　　圖4用于電子點焊機(jī)

　　四、AHBC-LTA系列霍爾電流傳感器在選擇和使用時需要注意的問題

　　1) 電流傳感器的選型問題：

　　A、 需要注意被測量電流的導(dǎo)線是否可以穿過傳感器的內(nèi)孔，盡量充滿;

　　B、 建議選擇具備高溫、低溫、高潮濕、強(qiáng)震等特殊環(huán)境的產(chǎn)品

　　C、 對空間結(jié)構(gòu)是否有要求，對于體積大小是否滿足

　　2) 電流傳感器的使用問題：

　　A、 接線時注意接線端子的裸露導(dǎo)電部分，盡量防止ESD沖擊，需要有專業(yè)施工經(jīng)驗的工程師才能對該產(chǎn)品進(jìn)行接線操作。電源、輸入、輸出的各連接導(dǎo)線必須正確連接，不可錯位或反接，否則可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

　　B、 產(chǎn)品安裝使用環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電塵埃及腐蝕性

　　C、 劇烈震動或高溫也可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，必須注意使用場合。

　　五、結(jié)束語

　　由于磁補(bǔ)償霍爾傳感器具有上述優(yōu)點。因此，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，磁補(bǔ)償霍爾傳感器在整流、逆變、變頻、斬波、交流調(diào)壓、調(diào)速、非正弦周期量的檢測以及保護(hù)和控制方面的應(yīng)用會越來越廣泛。