AHBC-LTA系列霍爾電流傳感器在電力電子方面的應用

安科瑞 崔庭宇

　　關鍵字：霍爾電流傳感器，電力電子，UPS,電焊機

　　本文介紹了一種基于霍爾閉環原理的電流傳感器AHBC-LTA的工作原理及其優點，討論了它在UPS、電子電焊機方面的應用。

　　一、引言

　　霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應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，廣泛應用于電流監控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍焊接應用、變頻調速裝置、逆變裝置、UPS伺服控制系統、光伏發電、通訊機房、數控機床、微機監測系統、電網監控系統和需要隔離檢測電流的各個領域中，實現電流信號采集和反饋控制。具有響應時間快，電流測量范圍寬，精度高，過載能力強，線性好，抗*力強等優點。

　　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，及閉環原理，當原邊電流IP發生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中，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償電流，用于抵消原邊IP產生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經過特殊電路的處理，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 主要技術參數

　　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 ： —準確度XG 0.5%/級

　　— 線性度 ≤1%FS

　　—零點失調電流 ≤0.15mV

　　—溫度系數 300PPM

　　—響應時間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%)

　　標準： 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用

　　3.1優點

　　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，適應了電力電子技術變頻斬波調速向高頻發展的需要。

　　b.磁補償霍爾傳感器由于采取了高遷移率的半導體霍爾元件及電子反饋線路,使響應速度可達5μS 。它比電磁元件,快速熔斷的動作快了幾個數量級,可以有效地保護GTR的二次擊穿.晶閘管的di/dt損壞,GTQ的超可關斷電流和IGBT管的超鎖定電流的 保護,VDMOS管的抗振蕩及SITH管的過電流保護。 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20~50kV,使副邊訊號能如實地反映被測訊號,又無電的,為數模轉換提供條件,訊號即可輸入到模擬儀表,也可能作為數顯。如經二次處理后還可作為自控系統的反饋信號,或與計算機接口相聯。d.由于磁補償,鐵芯內磁通為零,使傳感器的尺寸,重量明顯減少,具有很強的過載能力(達20 倍)。整個磁補償霍爾傳感器可模塊化,系列化,根據需要裝在母線上即可,使用非常方便。

　　3.2一般應用

　　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載的聯接,只要在電源與負載之間有電流I通過磁補償霍爾傳感器,它就可以起到保護,控制發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聯接進行監控。如圖2所示。

　　圖2一般應用

　　3.3用于不間斷電源(UPS)

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

　　圖3用于UPS

　　3.4用于電子點焊機方面

　　由于電流電壓磁補償霍爾傳感模塊速度快,可重現電流和電壓波形,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,可以提高焊接質量。如圖4所示。

　　圖4用于電子點焊機

　　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線是否可以穿過傳感器的內孔，盡量充滿;

　　B、 建議選擇具備高溫、低溫、高潮濕、強震等特殊環境的產品

　　C、 對空間結構是否有要求，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電部分，盡量防止ESD沖擊，需要有專業施工經驗的工程師才能對該產品進行接線操作。電源、輸入、輸出的各連接導線必須正確連接，不可錯位或反接，否則可能導致產品損壞。

　　B、 產品安裝使用環境應無導電塵埃及腐蝕性

　　C、 劇烈震動或高溫也可能導致產品損壞，必須注意使用場合。

　　五、結束語

　　由于磁補償霍爾傳感器具有上述優點。因此，隨著電力電子技術的發展，磁補償霍爾傳感器在整流、逆變、變頻、斬波、交流調壓、調速、非正弦周期量的檢測以及保護和控制方面的應用會越來越廣泛。