闭环电流传感器在车用电源系统中的应用

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闭环电流传感器在车用电源系统中的应用

I∝B∝VH（2）
式中：I为通过导线的电流，B为导线通电后产生的磁感应强度。当选择适当的比例系数后，上述关系可以表示为等式。
对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类，一类为开环（或称直测式、直检式）霍尔电流传感器，另一类为闭环（或称零磁通式、磁平衡式）霍尔电流传感器。
针对霍尔传感器的电路形式而言，人们最容易想到的是将霍尔器件的输出电压用运算放大器直接进行信号放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原被测电流大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。开环霍尔电流传感器的优点是电路形式简单成本相对较低；其缺点是其精度、线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大。所以采用闭环霍尔电流传感器。
闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的（如图2），即原边电流（IN）所产生的磁场，通过一个副边线圈的电流（IM）所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场再磁芯中达到平衡时，即：N1×IN=N2×IM（3）
式中：N1为原边线圈的匝数，N2为副边线圈的匝数。
由式（3）可以看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流IM的大小，即可推算出原边电流IN的值，从而实现了原边电流的隔离测量。

图2 闭环霍尔电流传感器的工作原理

3.闭环霍尔电流传感器的主要性能
闭环霍尔电流传感器是近10年来出现的高技术模块化产品，其性能大大优于开环霍尔电流传感器，同时与传统的分流器或互感器的电流测量方法相比亦有许多优点。闭环霍尔电流传感器主要有以下特点：
（1）可以同时测量任意波形电流，如：直流、交流、脉冲电流
（2）副边测量电流与原边被测电流之间完全电气隔离，绝缘电压一般为2KV~12KV
（3）电流测量范围宽，可测量额定1mA~50KA电流
（4）跟踪速度di/dt>50A/μs
（5）线性度优于0.1％IN
（6）响应时间<1μs