Принцип и применение датчика тока на эффекте Холла
August 06 , 2020
Цепь коррекции коэффициента мощности (PFC) и схема инвертора в телекоммуникационном выпрямителе и блоке питания сервера (PSU) должны обнаруживать токовый сигнал на стороне высокого напряжения для контроллера на стороне низкого напряжения, поэтому изолированный ток используется датчик. Существует множество способов реализации изолированного обнаружения тока, например трансформаторы тока (ТТ), развязывающие усилители и датчики тока на эффекте Холла. Среди них
датчик тока на эффекте Холла
стал идеальным выбором из-за его простоты, точности, небольшого размера и возможности обнаружения постоянного тока.
Трансформатор тока основан на принципе трансформатора для измерения тока, а ТТ можно использовать для определения тока включения MOSFET или IGBT. Высокая скорость отклика ТТ делает его очень подходящим для контроля пикового тока и управления защитой от перегрузки по току. Тем не менее, ТТ, основанный на принципе трансформаторной связи, не может обнаруживать постоянные токи или токи очень низкой частоты, поэтому он не может напрямую обнаруживать переменные токи промышленной частоты или теряет точность измерения из-за косвенного метода обнаружения только включенного тока (без отключения). -Текущий). Кроме того, поскольку ТТ должен использовать ферритовый сердечник, его трудно сделать маленьким, а более крупный ТТ увеличит контур силового ключа, что приведет к более высоким пикам напряжения и шумовым помехам.
Датчик тока на эффекте Холла является более точным и компактным выбором. Он может работать в условиях постоянного тока и может измерять полный переменный ток, включая включение и выключение, с хорошей линейностью и точностью. В то же время объем датчика тока на эффекте Холла может быть выполнен в корпусе SOIC-8, а та же интегрированная ИС имеет такой же размер, что упрощает компоновку печатной платы и помогает достичь более высокой удельной мощности.
В таблице 1 сравниваются датчик тока на эффекте Холла и трансформатор тока.
При использовании датчика тока на эффекте Холла в телекоммуникационном блоке питания или серверном блоке питания необходимо оценить дальность обнаружения тока, способность выдерживать непрерывный ток, скорость отклика (/полосу пропускания) и уровень изоляции напряжения. В некоторых случаях блоку питания телекоммуникационного оборудования или блоку питания сервера может также потребоваться сообщать хост-компьютеру текущую рабочую мощность. В настоящее время высокоточный датчик тока Холла (например, TMCS1100 от TI) может помочь системе достичь точности определения тока ≥1%.
На рис. 1 показана типичная схема применения датчика тока на эффекте Холла при использовании источника питания 3,3 В и 5 В соответственно. По сравнению с использованием источника питания 3,3 В, использование источника питания 5 В может расширить диапазон измерения тока датчика Холла. Возьмем, к примеру, TMCS1100A1, чувствительность датчика Холла составляет 50 мВ/А: если вы используете источник питания 3,3 В, диапазон обнаружения тока составляет от -33 А до +33 А (двунаправленный); при использовании источника питания 5,0 В диапазон обнаружения тока может быть расширен до -50 А ~ + 50 А. Кроме того, при проектировании следует учитывать, что в дополнение к текущей дальности обнаружения также необходимо учитывать допуск на непрерывный ток датчика. Когда допуск по току недостаточен, его можно оптимизировать, улучшив теплоотвод датчика.
Рисунок 1: Общие области применения датчиков тока на эффекте Холла: датчики тока на эффекте Холла с источником питания 3,3 В (а); Датчики тока на эффекте Холла с источником питания 5 В (b)
При компоновке печатной платы с использованием датчика тока на эффекте Холла следует обратить внимание на следующие факторы:
l Тепловыделение: постарайтесь увеличить площадь меди первичного тока. провод, который может улучшить способность рассеивания тепла датчика тока Холла, тем самым увеличивая максимальное среднее допустимое значение тока датчика. Кроме того, вы также можете использовать более толстую печатную плату из медной фольги, или разместить несколько переходных отверстий для отвода тепла на первичной дорожке, или разместить датчик тока Холла и дорожку печатной платы в воздуховоде, что может улучшить среднее сопротивление тока датчика Холла. . Способность.
l Магнитное поле тока на первичной стороне: во время компоновки старайтесь избегать сильноточных следов рядом с датчиком тока Холла.
l Требования к изоляции: Учитывайте расстояние утечки и электрический зазор от всей системы. Если датчик тока Холла не может обеспечить необходимую длину пути утечки печатной платы, на печатной плате можно вырезать канавки, чтобы обеспечить требования к изоляции на уровне системы.
Таким образом, ТТ больше подходит для контроля пикового тока и защиты от перегрузки по току в телекоммуникационных выпрямителях и серверных блоках питания, но он крупнее и менее точен. Датчик
тока на эффекте Холла
имеет небольшой размер, высокую точность, прост и удобен в использовании и больше подходит для определения сетевого тока переменного тока. Я надеюсь, что использование датчика тока Холла, представленное в этой статье, будет полезным для всех.
Поддерживается сеть IPv6
русский
English
français
español
português
العربية
हिंदी
