霍爾電流傳感器應(yīng)用于高頻開關(guān)電源

安科瑞 崔庭宇

　　江蘇安科瑞電器制造有限公司

　　高頻開關(guān)電源主要由主電路、控制電路、檢測電路以及輔助電源等四部分構(gòu)成：主電路，主要包括輸入濾波器、整流與濾波、逆變以及輸出整流與濾波，zui終可以提供穩(wěn)定可靠的直流電源，主要應(yīng)用于電鍍、氧化、表面處理、電泳、電解、水處理環(huán)保等領(lǐng)域。

　　對于高頻開關(guān)電源而言，大電流整流電源的輸出電流準(zhǔn)確性是關(guān)鍵，而直流大電流檢測精度是個(gè)難題，檢測的手段目前有很多，zui為普遍使用的是分流器和霍爾電流傳感器，可以在直流輸出母排直接檢測電流值，進(jìn)口產(chǎn)品中普遍采用采用*的霍爾電流傳感器，其精度可達(dá)到1%。

　　目前在高頻開關(guān)電源實(shí)際應(yīng)用中，普遍存在著霍爾電流傳感器長時(shí)間使用下傳感器鐵芯發(fā)熱，工作異常甚至無信號輸出的現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出直流電流與實(shí)際值有較大的誤差，直接影響輸出正確計(jì)算與設(shè)定而造成電源產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，也是造成電源損壞的不安全因素。

　　通過分析：由于該應(yīng)用通常采用開環(huán)式霍爾電流傳感器，傳感器結(jié)構(gòu)簡單，包括一個(gè)磁芯(一個(gè)或多個(gè)氣隙)，和一塊電路板，電路板上有感應(yīng)器件及處理電路，通過灌封后，端子輸出有效信號。電路板上沒有發(fā)熱器件，不會(huì)導(dǎo)致高溫，只有磁芯才是發(fā)熱體。如圖：?

　　正常的整流器不存在高頻電流，但在整流處理不當(dāng)時(shí)，高頻電流成分急劇增加。在高頻電流的作用下，磁通急劇變化，磁芯內(nèi)部產(chǎn)生了渦流(Eddy Current)。渦流的存在是磁芯發(fā)熱的zui根本原因。如何減少渦流，減少傳感器發(fā)熱呢? 方法1:增加磁芯的層數(shù)。磁芯通常采用帶材卷繞而成，帶材越薄越好。方法2:磁芯采用高電阻率的導(dǎo)磁材料。方法3:使用零磁通霍爾傳感器(閉環(huán)霍爾電流傳感器)，使磁芯處于零磁通狀態(tài)。三種方法均可，第1種方法不能從根本上解決發(fā)熱現(xiàn)象，只能減慢溫升的速度，實(shí)際效果不理想。方法2能更*的解決問題，減少渦流，降低渦流損耗。方法3會(huì)極大的提高成本，閉環(huán)霍爾的價(jià)格是開環(huán)霍爾的好幾倍，而且功耗很大，不適合現(xiàn)場的安裝和使用。

　　根據(jù)“10度法則”，半導(dǎo)體器件每升高10度，器件使用壽命降低1倍。渦流的存在導(dǎo)致磁芯的發(fā)熱，zui終體現(xiàn)在器件的使用壽命急劇縮短，傳感器提前報(bào)廢。有的電源廠家甚至將霍爾電流傳感器當(dāng)作耗材來使用，每過一段時(shí)間就要買些備件，這是極其不正常的。

　　為了解決該問題，安科瑞采用納米晶作為磁芯材料，這種非晶合金具有許多*的性能，如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性，高的電阻率和機(jī)電耦合性能等，能有效的解決了電流傳感器在高頻電流下的發(fā)熱現(xiàn)象，極大的提高了霍爾電流傳感器的可靠性和使用壽命。

　　AHKC-KA開環(huán)霍爾電流傳感器，輸入范圍：DC 0-3000A，輸出范圍：4V、5V，供電選擇：DC±15V，于高頻開關(guān)電源，目前該定制產(chǎn)品已成功應(yīng)用于江陰某國內(nèi)規(guī)模較大的表面處理電源公司，其長期穩(wěn)定性得到了廠家認(rèn)可，保證了高頻開關(guān)電源的穩(wěn)定運(yùn)行。