闭环霍尔电流传感器在车用电源系统中的应用

　　1 引 言

　　地面车用电源系统(以下简称电源系统)的输出电流的检测与控制，直接决定了电源系统工作的稳定性和可靠性，从而会影响车辆用电负载的运行状况及车辆的可操作性。由于车用电源的负载常常因为车辆复杂的使用条件而导致负载变化较大，随之电源的输出功率也将发生较大变化，若对电源的输出电流不加限 制，会造成电源因过载而发热，影响其功率输出，更严重情况下会导致电源永久失效。

　　闭环霍尔电流传感器(以下简称传感器)在车用电源系统中的应用，实现了对电源系统输出电流的隔离测量，即传感器的输出信号与电源的输出电流电气隔离，有利于传感器输出信号调整处理，通过调整、设定该信号并反馈控制电源系统的输出电流，当电源的输出电流接近电源系统的设计功率输出时，电源输出电 流将不在增加，从而限制了电源系统的输出功率，保护电源系统不会因用电负载的变化而损坏。

　　2 闭环霍尔传感器的工作原理

　　1879年，美国物理学家Edwin Herbert Hall发现霍尔效应以来，霍尔技术越来越多的应用于工业控制的各个领域。进入八十年代，随着元器件工艺技术的发展，霍尔器件的性能大大提高，由霍尔器件应用开发的霍尔电流、电压传感器的性能也有很大提高，特别是闭环霍尔电流、电压传感器 的研制成功，大大的扩展了该项技术的应用领域。

　　2.1 霍尔效应及霍尔器件

　　霍尔效应是霍尔技术应用的理论基础，当通有小电流的半导体薄片置于磁场中时，半导体内的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，使半导体两侧产生电势差，该电势差即为霍尔电压VH ，这个电压VH与磁感应强度B及控制电流IC成正比，经过理论推算有如下等式关系：

　　2.2闭环霍尔电流传感器的工作原理

　　闭环霍尔电流传感器是利用霍尔器件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式的(或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式)。众所周知，当电流流过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍 尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线形关系，因此可利用霍尔器件的测得的输出信号，直接反应出导线中的电流大小，即：

　　式中：I为通过导线中的电流;B为导线通电流后产生的磁感应强度;VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压。当选择适当的比例系数，上述关系 可以表示为等式。对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类，一类为开环(或称直测式、直检式)霍尔电流传感器;另一 类为闭环(或称零磁通式、磁平衡式)霍尔电流传感器。