開關(guān)電源使用霍爾電流傳感器-霍爾電流傳感器-韋克威
開關(guān)電源中的功率因素校準(PFC)電源電路和整流電路都必須將髙壓側(cè)的電流數(shù)據(jù)信號檢測到低壓端的控制板,因而要采用防護式霍爾電流傳感器。防護式電流檢測有多種多樣完成方法,比如電流電壓互感器(CT)、防護放大器和霍爾效應(yīng)電流傳感器。在其中,霍爾電流傳感器,因其簡單實用、精確、體型小且具備直流電檢測能力,變成較為理想化的挑選。
電流電壓互感器是根據(jù)變電器的基本原理對電流進行取樣,應(yīng)用CT能夠檢測MOSFET或是IGBT的啟用電流。CT的迅速響應(yīng)時間使其特別適合于用作高值電流操縱和過電流保護操縱。可是根據(jù)變電器藕合基本原理的CT沒法傳感直流電或十分低頻的電流,進而造成 其不可以立即檢測直流AC電流,或由于只檢測啟用電流的間接性方式 而損害精確測量精度(沒有關(guān)閉電流)。此外,因為CT必須應(yīng)用磁芯,容積難以做小,而容積很大的CT又會擴大電源總開關(guān)環(huán)城路,造成高些的工作電壓頂峰和噪音影響。
而霍爾效應(yīng)電流傳感器則是一種精度高些、容積更小的挑選,它能夠 在直流電標準下工作中,并且可以以優(yōu)良的線性和精度精確測量包括了啟用和關(guān)閉的AC總電流。另外,霍爾效應(yīng)電流傳感器的容積能夠 保證SOIC-8的封裝,同一顆集成化IC一樣尺寸,使PCB的合理布局更為非常容易,有利于完成高些的功率。
表1對霍爾效應(yīng)電流傳感器與電流電壓互感器開展了比較。
在將霍爾電流傳感器運用于開關(guān)電源或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器PSU時,必須評定電流的檢測范疇、持續(xù)電流承受能力、響應(yīng)時間(/網(wǎng)絡(luò)帶寬)和工作電壓防護級別。在一些狀況下,電信網(wǎng)開關(guān)電源或服務(wù)器電源很有可能還必須向上位機軟件報告當今的運作輸出功率,這時高精度的霍爾元件電流傳感器(如韋克威的STK-600AM)可協(xié)助系統(tǒng)軟件完成≥1%的電流檢測精度。
圖1展現(xiàn)了,在各自應(yīng)用3.3 V和5 V供電系統(tǒng)狀況下,霍爾效應(yīng)電流傳感器的典型性運用電源電路。與應(yīng)用3.3 V開關(guān)電源供電系統(tǒng)對比,應(yīng)用5 V供電系統(tǒng)能用擴寬霍爾元件的電流檢測范疇。以STK-616Y為例子,霍爾元件的敏感度為50 mV/A:假如應(yīng)用3.3V開關(guān)電源,則電流檢測范疇為-33 A? 33 A(雙重);而應(yīng)用5.0V開關(guān)電源時,電流檢測范疇能夠拓展到-50 A? 50A。此外,在設(shè)計方案中理應(yīng)留意,除開電流檢測范疇以外,還必須考慮到感應(yīng)器的持續(xù)電流承受能力,當電流耐受性不夠時,能夠根據(jù)改進感應(yīng)器的散熱來提升。
(a)
(b)
圖1:霍爾效應(yīng)電流傳感器的普遍運用:
選用3.3 V開關(guān)電源的霍爾效應(yīng)電流傳感器(a);
選用5 V開關(guān)電源的霍爾效應(yīng)電流傳感器(b)
在應(yīng)用霍爾電流傳感器的線路板合理布局中,要留意下列要素:
排熱:盡可能擴大一次側(cè)電流輸電線的覆銅總面積,能夠提升霍爾元件電流傳感器的排熱能力,進而提升感應(yīng)器的較大均值電流承受能力。此外,還能夠應(yīng)用更厚銅泊的PCB,或是在初中級走網(wǎng)上置放一些排熱過孔,或是把霍爾元件電流傳感器和PCB布線置放在風(fēng)管內(nèi),都能夠改進霍爾元件電流傳感器的均值電流承受能力。
一次側(cè)電流電磁場:合理布局時,應(yīng)盡量減少大電流的布線挨近霍爾元件電流傳感器。
防護規(guī)定:從系統(tǒng)軟件總體考慮到擊穿電壓和電氣間隙,當霍爾元件電流傳感器不能滿足需要的PCB擊穿電壓時,能夠在電路板上割槽以做到系統(tǒng)軟件級的防護規(guī)定。
小結(jié),在電信網(wǎng)鎮(zhèn)流器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器PSU中,CT更合適于高值電流操縱和過電流保護,但它容積很大且精度不高。霍爾效應(yīng)電流傳感器體型小,精度高,應(yīng)用簡易便捷,而且更合適檢測溝通交流路線電流。