霍爾閉環(huán)電流傳感器的原理

時(shí)間：2024-12-22 19:59:41

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[導(dǎo)讀]例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、線性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。

電流傳感器是感受到被測(cè)電流信息的設(shè)備，小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、線性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，為了自動(dòng)檢測(cè)和顯示電流，并在過(guò)流、過(guò)壓等危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更高級(jí)的智能控制，具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì)，檢測(cè)電流或電壓的傳感器應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)逐漸受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞。電流傳感器，是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)電流的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

電流傳感器也稱磁傳感器，可以在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等等，在我們生活中都用到很多磁傳感器，比如說(shuō)電腦硬盤(pán)、指南針，家用電器等等。

在人類(lèi)無(wú)數(shù)次企盼、無(wú)盡的憧憬中我們走入了21世紀(jì)。在這顆美麗富饒的星球上，人類(lèi)為謀求生存和發(fā)展，用自己的勤勞、智慧建立了一座座人類(lèi)文明的豐碑。但是，當(dāng)人類(lèi)陶醉于自己創(chuàng)造的輝煌成就時(shí)，我們的家園已籠罩上了陰影。

汽車(chē)作為生活中的一個(gè)高能耗產(chǎn)品，每天產(chǎn)生大量的二氧化碳。電動(dòng)汽車(chē)的問(wèn)世解決了普通燃油汽車(chē)高能耗的問(wèn)題，充電樁是電動(dòng)汽車(chē)外圍最主要的設(shè)備，為電動(dòng)汽車(chē)提供源源不斷的電力，電流傳感器是電動(dòng)汽車(chē)充電樁中最主要的核心檢測(cè)原件，保證充電樁為電動(dòng)汽車(chē)輸送的電量得到精確計(jì)量。

2、電流傳感器的原理

1)霍爾閉環(huán)電流傳感器的原理

霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理，當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過(guò)高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測(cè)磁通，通過(guò)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(guò)特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。

2)霍爾原理傳感器的特點(diǎn)

霍爾傳感器不論是開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)原理，基本的性能區(qū)別不大，基本的優(yōu)點(diǎn)在于：A響應(yīng)時(shí)間速度快，B溫漂低，C測(cè)量精度高，D過(guò)載能力強(qiáng)，E測(cè)量頻帶寬，F(xiàn)抗干擾能力強(qiáng)

3、電流傳感器的基本參數(shù)

國(guó)內(nèi)做霍爾電流傳感器的廠家眾多，在原理上是沒(méi)有區(qū)別的，只是在元器件的選擇、，生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程控制等方面存在差異，我們以充電樁行業(yè)中常用的電流傳感器JCE308-TS7產(chǎn)品為例，經(jīng)過(guò)中國(guó)航天513研究所測(cè)試，并通過(guò)航天所的認(rèn)證，基本技術(shù)參數(shù)如下：

主要技術(shù)參數(shù) ：

型號(hào)： JCE308-TS7

額定測(cè)量電流IPN： 300A

測(cè)量范圍IP： 0~±500 A

額定測(cè)量輸出IM： 150mA

電源電壓(±5%)： ±12V~±15V

轉(zhuǎn)換比例KN： 1:2000

電流消耗IC： ≤28(@±12 V )+ IS mA(輸出測(cè)量電流)

精度X： —準(zhǔn)確度 XG(@ VPN,TA=+25℃)： ±0.6%

—非線性度εL(@ VPN，TA=+25℃)： <0.1%

—零點(diǎn)偏移電流 IO： ≤±0.15mA(@+25℃)

—零點(diǎn)溫度偏移 IOT： ≤±0. 44mA(@-10℃~+70℃)

—響應(yīng)時(shí)間 tr (@90% of VP max)： ≤1us

—工作頻率 f： DC-100KHz

耐壓Vd：一次側(cè)回路對(duì)二次側(cè)回路之間耐壓： 6kV/50Hz/1min

工作溫度TA： -40?C~+85?C

儲(chǔ)存溫度TS： -40?C ~+85?C

副邊內(nèi)阻RS： 21Ω(TA=70℃)

4、電流傳感器的應(yīng)用方式

充電樁目前有交流充電樁和直流充電樁兩種。

而交流充電樁輸出的是AC200V，由充電樁為電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)供電進(jìn)行充電。對(duì)進(jìn)線端的三相電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

直流充電樁由整流柜和直流充電樁組成，其中直流充電樁輸出的電壓一般為DC400V，可直接為電動(dòng)車(chē)電池充電。電流傳感器對(duì)充電樁進(jìn)線端三相電流進(jìn)行檢測(cè)(大多數(shù))，另外在整流柜的輸出端，也就是在放電一端在進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如下圖：電流傳感器使用方式

5、在選擇電流傳感器時(shí)需要注意的問(wèn)題

1)、選擇傳感器時(shí)注意產(chǎn)品的使用環(huán)境溫度，工業(yè)級(jí)的不能滿足基本要求，必須是-40°C——85°C;

2)、對(duì)于海拔的要求在3500米以上;

3)、選擇傳感器時(shí)量程可以適當(dāng)?shù)纳源笮?，留些產(chǎn)品過(guò)載的余地，注意，閉環(huán)電流傳感器不可以長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載測(cè)量;

4)、對(duì)于端子的選擇應(yīng)盡可能的使用鐵路專用的抗震型端子，避免在變頻器運(yùn)輸途中或者作業(yè)情況下無(wú)法承受強(qiáng)震而脫落;

5)、不要讓傳感器在潮濕條件下使用，避免產(chǎn)品由于結(jié)露、潮濕造成無(wú)法正常工作;

AC零磁通方式(繞組檢測(cè)型)電流傳感器的測(cè)量原理

AC零磁通方式通過(guò)電流變壓器(繞組檢測(cè)型)改善了CT方式的低頻帶特性。

測(cè)量原理：

● 為了消除流過(guò)測(cè)量導(dǎo)體(初級(jí)側(cè))的交流電流所引起的磁芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量Φ，流過(guò)與次級(jí)側(cè)的反饋繞組的匝數(shù)比相應(yīng)的次級(jí)電流。

● 低頻帶的磁通量消除不完，會(huì)殘留磁通量

● 利用檢測(cè)繞組檢測(cè)此消除不完的磁通量，流過(guò)次級(jí)電流以通過(guò)AMP回路消除磁通量Φ