以霍爾電流傳感器提高開(kāi)關(guān)電源的效率
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需要重點(diǎn)考慮的是霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT的轉(zhuǎn)換，涉及輸出電壓基值和輸出電壓與被檢測(cè)電流的比例關(guān)系兩個(gè)方面。其一，電流檢測(cè)電阻以0V作為基值，即被測(cè)電流為0時(shí)，其兩端電壓為0V；而霍爾電流傳感器的UOUT是以2.5V為基值，即被測(cè)電流為0時(shí)，UOUT=2.5V。其二，電流檢測(cè)電阻兩螭電壓與被檢測(cè)電流的比例關(guān)系是由電阻阻值決定的，電阻兩端電壓Us=Ii·Rs；而霍爾傳感器的輸出電壓與被測(cè)電流的比例關(guān)系通常取決于霍爾電流傳感器的額定電流IPN，當(dāng)被檢測(cè)電流等于霍爾電流傳感器的額定電流時(shí)，UOUT的偏移量為±0．625 V。設(shè)，則霍爾電流傳感器被檢測(cè)電流I1與輸出電壓的傳輸關(guān)系為：
實(shí)現(xiàn)霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT的轉(zhuǎn)換，替換蟲(chóng)流檢測(cè)電阻可采用如下方式：
1)選擇適當(dāng)額定電流的霍爾電流傳感器，根據(jù)開(kāi)關(guān)電源電路中的電流最大值I1max，依式(1)即可計(jì)算出反饋至開(kāi)關(guān)電源控制器的電壓最大值UOUTmax，則霍爾傳感器產(chǎn)生的反饋電壓的變化區(qū)間即為0～UOUTmax。如果開(kāi)關(guān)電源控制器要求的反饋電壓最大值USmax大于UOUTmax且與UOUTmax相近，則可直接采用2．5 V的穩(wěn)壓二極管將霍爾電流傳感器的輸出電壓基值嵌位至0 V，其電路如圖6所示。也可使用精密可調(diào)基準(zhǔn)源TL431代替穩(wěn)壓二極管，將TL431的K端和R端并聯(lián)，亦可實(shí)現(xiàn)2．5 V的壓降，其電路如圖7所示?；魻栯娏鱾鞲衅鞯妮敵鲭妷篣OUT經(jīng)嵌位后，加至開(kāi)關(guān)電源控制器的反饋電壓就為UOUT。但應(yīng)注意，霍爾電流傳感器被測(cè)電流繞組的電流方向應(yīng)為I+至I-，不可接反，否則輸出電壓將為0。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159554.htm
2)如果開(kāi)關(guān)電源控制器要求的反饋電壓最大值USmax小于UOUTmax或遠(yuǎn)大于UOUTmax，則可依圖8所示電路，將UOUT經(jīng)運(yùn)放構(gòu)成的比例放大器處理后，再用2．5 V穩(wěn)壓二極管嵌位，反饋至開(kāi)關(guān)電源控制器。由于比例放大器通常采用反相放大方式，故霍爾電流傳感器被測(cè)電流繞組的電流方向應(yīng)為I-至I+。
3 采用霍爾電流傳感器與電流傳感電阻的比較
1)霍爾電流傳感器的被測(cè)電流繞組阻抗通常小于1 mΩ，串入被檢測(cè)電流回路后產(chǎn)生的功耗極小，可以忽略不計(jì)。而電流傳感電阻是耗能元件，在輸入電流或輸出電流比較大時(shí)，電流傳感電阻上的功耗可達(dá)幾瓦至十幾瓦。同時(shí)，功耗還導(dǎo)致電流傳感電阻的發(fā)熱，增加了開(kāi)關(guān)電源的散熱難度。因此，采用霍爾電流傳感器比電流傳感電阻在提高開(kāi)關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率上存在較大優(yōu)勢(shì)。
2)霍爾電流傳感器能夠比較準(zhǔn)確的檢測(cè)電流，輸出電壓與被測(cè)電流成嚴(yán)格的線性關(guān)系，線性度誤差小于0．1％。而電流傳感電阻在環(huán)境溫度變化或自身發(fā)熱后，其阻值將變化，影響電流檢測(cè)精度。因此，將霍爾電流傳感器用于開(kāi)關(guān)電源過(guò)流保護(hù)、蓄電池充電器的充電電流檢測(cè)時(shí)，會(huì)比電流傳感電阻的精度高得多。如果開(kāi)關(guān)電源采用恒流模式輸出，則使用霍爾電流傳感器檢測(cè)輸出電流會(huì)極大提高開(kāi)關(guān)電源的輸出電流精度。
3)目前，霍爾電流傳感器的應(yīng)用剛處于開(kāi)始階段，霍爾電流傳感器的價(jià)格遠(yuǎn)高于電流傳感電阻，因此，霍爾電流傳感器還只能用于大輸入電流開(kāi)關(guān)電源的輸入電流反饋和大輸出電流開(kāi)關(guān)電源的輸出電流檢測(cè)。在這樣的開(kāi)關(guān)電源中，霍爾電流傳感器所帶來(lái)的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)高于價(jià)格劣勢(shì)。隨著霍爾電流傳感器的應(yīng)用普及，霍爾電流傳感器的價(jià)格會(huì)越來(lái)越低，應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。
4 結(jié)論
綜上所述，采用霍爾電流傳感器作為開(kāi)關(guān)電源中的電流傳感器，替代以往的電流傳感電阻，可以大大降低開(kāi)關(guān)電源的功耗，減少電路的發(fā)熱，從而提高開(kāi)關(guān)電源的整體轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)電源的壽命。雖然使用霍爾電流傳感器較使用電流傳感電阻使開(kāi)關(guān)電源的成本會(huì)有所提高，但綜合考慮，使用霍爾電流傳感器的性價(jià)比會(huì)更高，故此方法具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
評(píng)論