霍尔电流传感器应用于高频开关电源

2017年11月06日 13:30:38 人气: 1056 来源: 江苏安科瑞电器制造有限公司

安科瑞崔庭宇

　　江苏安科瑞电器制造有限公司

　　高频开关电源主要由主电路、控制电路、检测电路以及辅助电源等四部分构成：主电路，主要包括输入滤波器、整流与滤波、逆变以及输出整流与滤波，zui终可以提供稳定可靠的直流电源，主要应用于电镀、氧化、表面处理、电泳、电解、水处理环保等领域。

　　对于高频开关电源而言，大电流整流电源的输出电流准确性是关键，而直流大电流检测精度是个难题，检测的手段目前有很多，zui为普遍使用的是分流器和霍尔电流传感器，可以在直流输出母排直接检测电流值，进口产品中普遍采用采用*的霍尔电流传感器，其精度可达到1%。

　　目前在高频开关电源实际应用中，普遍存在着霍尔电流传感器长时间使用下传感器铁芯发热，工作异常甚至无信号输出的现象，导致输出直流电流与实际值有较大的误差，直接影响输出正确计算与设定而造成电源产品质量不稳定，也是造成电源损坏的不安全因素。

　　通过分析：由于该应用通常采用开环式霍尔电流传感器，传感器结构简单，包括一个磁芯(一个或多个气隙)，和一块电路板，电路板上有感应器件及处理电路，通过灌封后，端子输出有效信号。电路板上没有发热器件，不会导致高温，只有磁芯才是发热体。如图：?

　　正常的整流器不存在高频电流，但在整流处理不当时，高频电流成分急剧增加。在高频电流的作用下，磁通急剧变化，磁芯内部产生了涡流(Eddy Current)。涡流的存在是磁芯发热的zui根本原因。如何减少涡流，减少传感器发热呢? 方法1:增加磁芯的层数。磁芯通常采用带材卷绕而成，带材越薄越好。方法2:磁芯采用高电阻率的导磁材料。方法3:使用零磁通霍尔传感器(闭环霍尔电流传感器)，使磁芯处于零磁通状态。三种方法均可，第1种方法不能从根本上解决发热现象，只能减慢温升的速度，实际效果不理想。方法2能更*的解决问题，减少涡流，降低涡流损耗。方法3会极大的提高成本，闭环霍尔的价格是开环霍尔的好几倍，而且功耗很大，不适合现场的安装和使用。

　　根据“10度法则”，半导体器件每升高10度，器件使用寿命降低1倍。涡流的存在导致磁芯的发热，zui终体现在器件的使用寿命急剧缩短，传感器提前报废。有的电源厂家甚至将霍尔电流传感器当作耗材来使用，每过一段时间就要买些备件，这是极其不正常的。

　　为了解决该问题，安科瑞采用纳米晶作为磁芯材料，这种非晶合金具有许多*的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等，能有效的解决了电流传感器在高频电流下的发热现象，极大的提高了霍尔电流传感器的可靠性和使用寿命。

　　AHKC-KA开环霍尔电流传感器，输入范围：DC 0-3000A，输出范围：4V、5V，供电选择：DC±15V，于高频开关电源，目前该定制产品已成功应用于江阴某国内规模较大的表面处理电源公司，其长期稳定性得到了厂家认可，保证了高频开关电源的稳定运行。

关键词：霍尔传感器,电流传感器,高频开关电源,开环式霍尔

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