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          以霍爾效應(yīng)電流傳感器創(chuàng)新簡化高電壓感測

          作者: 時間:2024-04-21 來源:CTIMES 收藏

          在電動車(EV)充電和太陽能逆變器系統(tǒng)中,會透過監(jiān)測分流電阻器中的壓降,或是流過導(dǎo)體電流所產(chǎn)生的磁場來量測電流。這些高壓系統(tǒng)使用電流信息來控制與監(jiān)測電源轉(zhuǎn)換、充電與放電。
          和分流式是需要電流感測的最常用技術(shù)之一。但目前在高壓應(yīng)用中的傳感器使用仍存在許多問題。本文探討各種拓?fù)涞倪x擇考慮,并特別說明能在高壓應(yīng)用中實現(xiàn)使用,進而簡化電流感測的電流創(chuàng)新。

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          圖一 : 霍爾效應(yīng)和分流式電流傳感器是需要電流感測的最常用技術(shù)之一。(source:

          分流式與霍爾效應(yīng)式電流感測
          分流式電流傳感器在整個電流范圍中通常比霍爾效應(yīng)電流傳感器來得準(zhǔn)確。運用穩(wěn) 定放大器技術(shù)或精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和精密分流電阻器,工程師可在整個電流量測范圍、溫度和使用壽命中,實現(xiàn)低于 1% 漂移的高準(zhǔn)確度。分流式傳感器在車用牽引逆變器、伺服驅(qū)動器與EV充電基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用中廣為使用。
          放大器與精確ADC通常會監(jiān)測分流電阻器中是否發(fā)生壓降,并提供成比例的輸出。每個電流感測解決方案都擁有不同的操作電壓、偏移、漂移、帶寬和使用便利 相關(guān)功能。分流式系統(tǒng)有幾個限制因素:因裝置架構(gòu)而常有較長傳播延遲,此外設(shè) 計復(fù)雜程度也較高,例如高側(cè)與低側(cè)電源。您也需仔細(xì)考慮分流式裝置的分流電阻 器參數(shù)與功耗。
          封裝霍爾效應(yīng)電流傳感器通常比分流式解決方案更符合成本效益、傳播延遲較快,系統(tǒng)設(shè)計也更加簡單。運用封裝解決方案,電流會流過導(dǎo)線架上的封裝,不僅可消除對精確電阻器的需求,也可減少成本和物料清單。此外,無需高側(cè)或低側(cè)電源供應(yīng),也可使用單一低側(cè)電源供應(yīng)器來為霍爾效應(yīng)電流供電,進一步降低設(shè)計復(fù)雜性。

          創(chuàng)新簡化高電壓電流感測
          雖然霍爾效應(yīng)電流傳感器有如此多優(yōu)點,這些裝置仍因在各種溫度與使用壽命下的高度漂移特性,而不受多數(shù)設(shè)計人員重視。由于電子與隔離衰退,霍爾效應(yīng)電流傳感器會在使用壽命期間產(chǎn)生顯著漂移。
          為解決這些缺點,TI開發(fā)能將TMCS1123霍爾效應(yīng)電流傳感器使用壽命靈敏度漂移誤差大幅降低至+/-0.5%的解決方案,讓工程人員能夠設(shè)計在系統(tǒng)壽命期間需要較少校驗或維修的高電壓系統(tǒng)。并在使用壽命與各種溫度下的最大靈敏度總誤差降低至+/-1.75%,幫助提升效率并減少昂貴的系統(tǒng)校驗。此外,TMCS1123擁有差動霍爾效應(yīng)感測功能,可大幅降低磁場干擾或串音,并提供過電流偵測、準(zhǔn)確電壓參考和傳感器警示等其他功能。

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          圖二 : TMCS1123方塊圖(source:

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202404/457875.htm

          TMCS1123也可處理霍爾效應(yīng)傳感器的其他常見限制,例如導(dǎo)線架電阻和硅晶散熱限制等影響裝置可處理電流量的限制。TMCS1123可在25°C下提供75 ARMS,并在各種溫度范圍與使用壽命中實現(xiàn)+/-1.75%靈敏度誤差,是可在系統(tǒng)生命周期中提供高度準(zhǔn)確性的解決方案。

          電流感測設(shè)計考慮
          為系統(tǒng)選擇電流傳感器時有幾個主要考慮:首先,準(zhǔn)確度不僅為重要考慮,也是決定可行技術(shù)時最先定義的參數(shù)之一。二是功率額定值是前述所有技術(shù)的關(guān)鍵;系統(tǒng)電壓與電流位準(zhǔn)必須在裝置指定參數(shù)范圍內(nèi),以進行安全有效的操作。
          帶寬和速度是主動控制太陽能隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器等切換系統(tǒng)的必要因素。設(shè)計復(fù)雜性則是另一個重要因素:霍爾效應(yīng)電流傳感器可在裝置限制內(nèi)輕松運用在各種電壓位準(zhǔn)上,且無需其他電源供應(yīng)或組件。

          結(jié)論
          電動車充電器和太陽能逆變器等高電壓系統(tǒng)對高準(zhǔn)確度電流量測的需求不斷增長,高電壓應(yīng)用中的多個設(shè)計挑戰(zhàn)也讓系統(tǒng)變得更加復(fù)雜,設(shè)計費用也更加高昂。運用TMCS1123 等電流感測裝置,將可準(zhǔn)確感測電動車充電器等高電壓應(yīng)用中的電流,并可限制設(shè)計復(fù)雜性、快速解決設(shè)計問題。



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