閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理
介紹了閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理及在地面車用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對車用電源系統(tǒng)輸出電流的隔離測量、控制,解決了地面車輛的大功率發(fā)電系統(tǒng)的限流保護(hù)問題。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179020.htm關(guān)鍵詞:閉環(huán);霍爾電流傳感器;車用電源;應(yīng)用
1 引言
地面車用電源系統(tǒng)(以下簡稱電源系統(tǒng))輸出電流的檢測與控制,直接關(guān)系著電源系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性,并影響車輛的運(yùn)行狀況及車輛的可操作性。由于車輛復(fù)雜的使用條件導(dǎo)致車用電源的負(fù)載變化較大,隨之電源的輸出功率也將發(fā)生較大變化,若對電源的輸出電流不加限制,會造成電源因過載而發(fā)熱,影響其功率輸出,嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致電源永久失效。
閉環(huán)霍爾電流傳感器(以下簡稱傳感器)在車用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對電源系統(tǒng)輸出電流的隔離測量,并通過反饋控制電源系統(tǒng)的輸出電流。當(dāng)電源的輸出電流接近電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功率輸出時,電源輸出電流將不再增加,從而限制了電源系統(tǒng)的輸出功率,保護(hù)了電源系統(tǒng)不會因用電負(fù)載的變化而損壞。
自1879年美國物理學(xué)家Edwin Herbert Hall發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)以來,霍爾技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。隨著元器件工藝技術(shù)的發(fā)展,由霍爾器件應(yīng)用開發(fā)的霍爾電流、電壓傳感器的性能也有了很大提高,特別是閉環(huán)霍爾電流、電壓傳感器的研制成功,大大地?cái)U(kuò)展了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.1 霍爾效應(yīng)及霍爾器件
霍爾效應(yīng)是霍爾技術(shù)應(yīng)用的理論基礎(chǔ),當(dāng)通有小電流的半導(dǎo)體薄片置于磁場中時(如圖1),半導(dǎo)體內(nèi)的載流子受洛倫茲力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn),使半導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電勢差,該電勢差即為霍爾電壓VH,VH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B及控制電流IC成正比,經(jīng)過理論推算有式(1)關(guān)系。
VH=(RH/d)×B×IC(1)
式中:B為磁感應(yīng)強(qiáng)度;
IC為控制電流;
RH為霍爾系數(shù);
d為半導(dǎo)體厚度。
式(1)中,若保持控制電流IC不變,在一定條件下,可通過測量霍爾電壓推算出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,由此建立了磁場與電壓信號的聯(lián)系。根據(jù)這一關(guān)系式,人們研制出了用于測量磁場的半導(dǎo)體器件,即霍爾器件。
圖1 霍爾效應(yīng)原理
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