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可以檢測MOSFET或者IGBT的開(kāi)通電流。CT的快速響應速度使其非常適合于用做峰值電流控制和過(guò)流保護控制。但是基于變壓器耦合原理的CT無(wú)法感測直流或非常低頻的電流，從而導致其不能直接檢測工頻AC電流，或因為只檢測開(kāi)通電流的間接方法而損失測量精度（沒(méi)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(huì )增大電源開(kāi)關(guān)環(huán)路，產(chǎn)生更高的電壓尖峰和噪聲干擾。

 

而霍爾效應電流傳感器則是一種精度更高、體積更小的選擇，它可以在直流條件下工作，而且能夠以良好的線(xiàn)性度和精度測量包含了開(kāi)通和關(guān)斷的AC總電流。同時(shí)，霍爾效應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的布局更加容易，有助于實(shí)現更高的功率密度。

 

表1對霍爾效應電流傳感器與電流互感器進(jìn)行了比較。

 

表1：霍爾效應電流傳感器與電流互感器的比較

 

在將霍爾效應電流傳感器應用于電信電源或服務(wù)器PSU時(shí)，需要評估電流的檢測范圍、連續電流耐受能力、響應速度（/帶寬）和電壓隔離等級。在某些情況下，電信電源或服務(wù)器電源可能還需要向上位機匯報當前的運行功率，此時(shí)高精度的霍爾電流傳感器（如TI的TMCS1100）可幫助系統實(shí)現≥1％的電流檢測精度。

 

圖1展示了，在分別使用3.3 V和5 V供電情況下，霍爾效應電流傳感器的典型應用電路。與使用3.3 V電源供電相比，使用5 V供電可用拓寬霍爾傳感器的電流檢測范圍。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，則電流檢測范圍為-33 A?+ 33 A（雙向）；而使用5.0V電源時(shí)，電流檢測范圍可以擴展到-50 A?+ 50A。另外，在設計中應當注意，除了電流檢測范圍之外，還需要考慮傳感器的連續電流耐受能力，當電流耐受力不足時(shí)，可以通過(guò)改善傳感器的散熱來(lái)優(yōu)化。

 

(a)

 

 (b)

圖1：霍爾效應電流傳感器的常見(jiàn)應用：采用3.3 V電源的霍爾效應電流傳感器（a）；采用5 V電源的霍爾效應電流傳感器（b）

 

在使用霍爾效應電流傳感器的電路板布局中，要注意以下因素：

 

散熱：盡量增大一次側電流導線(xiàn)的覆銅面積，可以提高霍爾電流傳感器的散熱能力，從而增加傳感器的最大平均電流耐受能力。另外，還可以使用更厚銅箔的PCB，或者在初級走線(xiàn)上放置一些散熱過(guò)孔，或者把霍爾電流傳感器和PCB走線(xiàn)放置在風(fēng)道內，都可以改善霍爾電流傳感器的平均電流耐受能力。

 

一次側電流磁場(chǎng)：布局時(shí)，應盡量避免大電流的走線(xiàn)靠近霍爾電流傳感器。

 

隔離要求：從系統整體考慮爬電距離和電氣間隙，當霍爾電流傳感器無(wú)法滿(mǎn)足所需的PCB爬電距離時(shí)，可以在電路板上挖槽以達到系統級的隔離要求。

 

總結，在電信整流器和服務(wù)器PSU中，CT更適合于峰值電流控制和過(guò)流保護，但它體積較大且精度不高?；魻栃娏鱾鞲衅黧w積小，精度高，使用簡(jiǎn)單方便，并且更適合檢測交流線(xiàn)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。

 

 

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