AHBC-LTA系列霍尔电流传感器在电力电子方面的应用

安科瑞 崔庭宇

　　关键字：霍尔电流传感器，电力电子，UPS,电焊机

　　本文介绍了一种基于霍尔闭环原理的电流传感器AHBC-LTA的工作原理及其优点，讨论了它在UPS、电子电焊机方面的应用。

　　一、引言

　　霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀焊接应用、变频调速装置、逆变装置、UPS伺服控制系统、光伏发电、通讯机房、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流的各个领域中，实现电流信号采集和反馈控制。具有响应时间快，电流测量范围宽，精度高，过载能力强，线性好，抗*力强等优点。

　　二、 AHBC-LTA系列霍尔电流传感器

　　2.1工作原理

　　AHBC-LTA霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，及闭环原理，当原边电流IP发生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出反映原边电流的电流变化

　　2.2原理图

　　电流传感器原理图

　　2.3 主要技术参数

　　额定测量电流IPN ： 50 100 200 300A

　　测量范围 IP ： 150%～200%* IPN

　　额定测量输出 IM ： 50/100mA

　　电源电压 ： ±15(±10%)V

　　电流消耗Ic ≤20mA

　　精度X ： —准确度XG 0.5%/级

　　— 线性度 ≤1%FS

　　—零点失调电流 ≤0.15mV

　　—温度系数 300PPM

　　—响应时间tr ≤1uS

　　—工作频率f 0～200 kHz

　　耐压Vd ： 3.5kV/50Hz/1min

　　绝缘电阻 RG ： 20MΩ

　　工作温度TA ： -25～70℃

　　储存温度TS ： -40～80℃

　　重量m 70g*(1±10%)

　　标准： Q/320281DGB24-2014

　　2.4外形尺寸及接线图

　　输出方式：5.08-3Pin 接线端子

　　接线方式：

　　三、AHBC-LTA系列霍尔电流传感器的应用

　　3.1优点

　　a. 它打破了传感器受频率、波形的限制，测量频率的范围已不限于50Hz，可从0(直流)~20kHz，不仅能检测50Hz正弦量，有效值，瞬态峰值，并能对任何波形做出如实的反映，甚至对含直流分量的信号都可做出迅速响应，适应了电力电子技术变频斩波调速向高频发展的需要。

　　b.磁补偿霍尔传感器由于采取了高迁移率的半导体霍尔元件及电子反馈线路,使响应速度可达5μS 。它比电磁元件,快速熔断的动作快了几个数量级,可以有效地保护GTR的二次击穿.晶闸管的di/dt损坏,GTQ的超可关断电流和IGBT管的超锁定电流的 保护,VDMOS管的抗振荡及SITH管的过电流保护。 c.由于其原副边可靠绝缘,绝缘电压一般为2.2kV,特殊要求可达20~50kV,使副边讯号能如实地反映被测讯号,又无电的,为数模转换提供条件,讯号即可输入到模拟仪表,也可能作为数显。如经二次处理后还可作为自控系统的反馈信号,或与计算机接口相联。d.由于磁补偿,铁芯内磁通为零,使传感器的尺寸,重量明显减少,具有很强的过载能力(达20 倍)。整个磁补偿霍尔传感器可模块化,系列化,根据需要装在母线上即可,使用非常方便。

　　3.2一般应用

　　利用各种元件组成不同功能的电路,都可以把它作为电源与负载的联接,只要在电源与负载之间有电流I通过磁补偿霍尔传感器,它就可以起到保护,控制发生器和接受器的作用,并且可以测得I的大小，还可以直接与计算机联接进行监控。如图2所示。

　　图2一般应用

　　3.3用于不间断电源(UPS)

　　用磁补偿霍尔传感模块进行控制,保证逆变电源正常工作,由于转换速度快,故特别适用于计算机电源,如图3中磁补偿霍尔传感模块，作为反馈讯号去控制可控整流器中晶闸管的触发角;模块2作为逆变器的控制讯号;模块3可监控浮充电源。如图3所示

　　图3用于UPS

　　3.4用于电子点焊机方面

　　由于电流电压磁补偿霍尔传感模块速度快,可重现电流和电压波形,并反馈回可控整流器中去控制输出,在直流上加一个交流电流以控制焊接电源,可以提高焊接质量。如图4所示。

　　图4用于电子点焊机

　　四、AHBC-LTA系列霍尔电流传感器在选择和使用时需要注意的问题

　　1) 电流传感器的选型问题：

　　A、 需要注意被测量电流的导线是否可以穿过传感器的内孔，尽量充满;

　　B、 建议选择具备高温、低温、高潮湿、强震等特殊环境的产品

　　C、 对空间结构是否有要求，对于体积大小是否满足

　　2) 电流传感器的使用问题：

　　A、 接线时注意接线端子的裸露导电部分，尽量防止ESD冲击，需要有专业施工经验的工程师才能对该产品进行接线操作。电源、输入、输出的各连接导线必须正确连接，不可错位或反接，否则可能导致产品损坏。

　　B、 产品安装使用环境应无导电尘埃及腐蚀性

　　C、 剧烈震动或高温也可能导致产品损坏，必须注意使用场合。

　　五、结束语

　　由于磁补偿霍尔传感器具有上述优点。因此，随着电力电子技术的发展，磁补偿霍尔传感器在整流、逆变、变频、斩波、交流调压、调速、非正弦周期量的检测以及保护和控制方面的应用会越来越广泛。