開關電源使用霍爾電流傳感器-霍爾電流傳感器-韋克威
開關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的電流數據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變電器的基本原理對電流進行取樣,應用CT能夠檢測MOSFET或是IGBT的啟用電流。CT的迅速響應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(沒有關閉電流)。此外,因為CT必須應用磁芯,容積難以做小,而容積很大的CT又會擴大電源總開關環城路,造成高些的工作電壓頂峰和噪音影響。
而霍爾效應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,并且可以以優良的線性和精度精確測量包括了啟用和關閉的AC總電流。另外,霍爾效應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電源或網絡服務器PSU時,必須評定電流的檢測范疇、持續電流承受能力、響應時間(/網絡帶寬)和工作電壓防護級別。在一些狀況下,電信網開關電源或服務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)可協助系統軟件完成≥1%的電流檢測精度。
圖1展現了,在各自應用3.3 V和5 V供電系統狀況下,霍爾效應電流傳感器的典型性運用電源電路。與應用3.3 V開關電源供電系統對比,應用5 V供電系統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:假如應用3.3V開關電源,則電流檢測范疇為-33 A? 33 A(雙重);而應用5.0V開關電源時,電流檢測范疇能夠拓展到-50 A? 50A。此外,在設計方案中理應留意,除開電流檢測范疇以外,還必須考慮到感應器的持續電流承受能力,當電流耐受性不夠時,能夠根據改進感應器的散熱來提升。
(a)
(b)
圖1:霍爾效應電流傳感器的普遍運用:
選用3.3 V開關電源的霍爾效應電流傳感器(a);
選用5 V開關電源的霍爾效應電流傳感器(b)
在應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,進而提升感應器的較大均值電流承受能力。此外,還能夠應用更厚銅泊的PCB,或是在初中級走網上置放一些排熱過孔,或是把霍爾元件電流傳感器和PCB布線置放在風管內,都能夠改進霍爾元件電流傳感器的均值電流承受能力。
一次側電流電磁場:合理布局時,應盡量減少大電流的布線挨近霍爾元件電流傳感器。
防護規定:從系統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軟件級的防護規定。
小結,在電信網鎮流器和網絡服務器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。霍爾效應電流傳感器體型小,精度高,應用簡易便捷,而且更合適檢測溝通交流路線電流。