【摘要】本文介紹閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理及在逆變焊機中的應用，實(shí)現了對逆變焊機輸出電流的隔離測量、控制，解決了逆變焊機輸出電流的限流保護問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：霍爾電流傳感器 逆變焊機 閉環(huán) 霍爾效應

　　1 問(wèn)題的提出

　　逆變焊機(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為焊機)的輸出電流的檢測與控制，直接決定了焊機工作的穩定性 和可靠性。由于焊機的使用條件不同而導致負載變化較大，隨之焊機的輸出功率也將發(fā)生較大變化，若對焊機的輸出電流不加限制，會(huì )造成焊機因過(guò)載而發(fā)熱，影響其功率輸出，更嚴重情況下會(huì )導致焊機失效。

　　閉環(huán)霍爾電流傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳感器)在逆變焊機中的應用，實(shí)現了對焊機輸出電流的隔離測量，即霍爾電流傳感器的輸出信號與焊機的輸出電流電氣隔離，有利于霍爾電流傳感器輸出信號調整處理，通過(guò)調整、設定該信號并反饋控制焊機的輸出電流，當焊機的輸出電流接近設計功率輸出時(shí)，輸出電流將不再增加，從而限制了焊機的輸出功率, 保護焊機不會(huì )因負載等外部因素的變化而損壞。

　　2 閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理

　　1879年，美國物理學(xué)家EdwinHerhert Hal發(fā)現霍爾效應以來(lái)，霍爾技術(shù)越來(lái)越多的應用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。進(jìn)入20世紀80年代，隨著(zhù)元器件工藝技術(shù)的發(fā)展，霍爾器件的性能大大提高，由霍爾器件應用開(kāi)發(fā)的霍爾電流傳感器的性能也有很大提高，特別是閉環(huán)霍爾電流傳感器的研制成功，大大擴展了該項技術(shù)的應用領(lǐng)域。

　　2.1 霍爾效應及霍爾器件

　　霍爾效應是霍爾技術(shù)應用的理論基礎，當通有小電流的半導體薄片置于磁場(chǎng)中時(shí)(見(jiàn)圖 l)，半導體內的載流子受洛倫茲力的作用發(fā)生偏轉，使半導體兩側產(chǎn)生電勢差，該電勢差即為霍爾電壓UH，這個(gè)電壓UH與磁感應強度B及控制電流IC成正比，經(jīng)過(guò)理論推算有如下等式關(guān)系：

　　UH =(RH /d)×B×IC

　　式中 :UH為霍爾電壓;B為磁感應強度;IC為控制電流;RH為霍爾系數;d為半導體厚度。

　　上式中，若保持控制電流IC不變，在一定條件下，可通過(guò)測量霍爾電壓推算出磁感應強度的大小，人們研制了用于測量磁場(chǎng)的半導體器件，即霍爾器件。

　　圖1 霍爾效應原理

　　2.2 閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理

　　閉環(huán)霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用于隔離檢測電流的模塊化產(chǎn)品,它的工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱(chēng)霍爾磁補償式、霍爾零磁通式)。*，當電流流過(guò)一根長(cháng)的直導線(xiàn)時(shí)，在導線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導線(xiàn)的電流大小成正比, 這磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集,然后用霍爾器件進(jìn)行檢測,由于磁場(chǎng)的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線(xiàn)形關(guān)系,因此可利用霍爾器件的測得的輸出信號,直接反應出導線(xiàn)中的電流大小。

　　3 閉環(huán)霍爾電流傳感器的主要性能

　　閉環(huán)霍爾電流傳感器是近10年來(lái)出現的高技術(shù)模塊化產(chǎn)品，與傳統的分流器或互感器的電流測量方法相比有許多優(yōu)點(diǎn)。閉環(huán)霍爾電流傳感器主要有以下特點(diǎn)：

　　(1)可以同時(shí)測量任意波形電流，如: 直流、交流、脈沖電流 ;

　　(2)二次(側)測量電流與一次(側)被測電流之間*電氣隔離，絕緣電壓一般為2-12kV ;

　　(3)電流測量范圍寬，可測量額定100A～2kA的電流 ;

　　(4)線(xiàn)性度:優(yōu)于 0.1% IN ;

　　(5)響應時(shí)間:小于5us ;

　　(6)頻率響應:0-100k Hz 。

　　4 閉環(huán)霍爾電流傳感器在逆變焊機中的應用

　　4.1 閉環(huán)霍爾電流傳感器的應用

　　閉環(huán)霍爾電流傳感器的應用范圍很廣，目前已成功的應用于各種電源、逆變焊機、發(fā)電及輸變電設備、電氣傳動(dòng)、數控機床等工業(yè)產(chǎn)品上。下面以額定電流為300A的CHB-300S型閉環(huán)霍爾電流傳感器 (見(jiàn)下圖)為例，說(shuō)明這種傳感器的應用。

　　CHB-300S型閉環(huán)電流霍爾傳感器實(shí)物照片

　　CHB-300S型閉環(huán)霍爾電流傳感器的額定電流為300A，輸出電流為150mA，下表給出了CHB-300S型傳感器的主要性能參數:

　　CHB-300S型霍爾傳感器的主要性能參數

　　4.2 應用效果

　　某型逆變焊機中設計選用了CHB-300S型閉環(huán)霍爾電流傳感器作為系統電流檢測部件，傳感器的主要作用是隔離檢測焊機的輸出電流，通過(guò)對傳感器的輸出信號進(jìn)行處理，設定限流工作點(diǎn)，確保焊機的輸出功率不高于逆變焊機的額定功率。閉環(huán)霍爾電流傳感器CHB-300S的應用，很好地實(shí)現了上述應用目的。

　　CHB-300S傳感器的應用

　　5.安科瑞霍爾傳感器介紹

　　5.1產(chǎn)品概述

　　AHBC-LTA系列電流傳感器的初、次級之間是絕緣的，可用于測量直流、交流和脈沖電流。

　　5.2. 技術(shù)參數及外形尺寸

　　6 結語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)以上測試 ,該傳感器的性能能夠滿(mǎn)足逆變焊機對電流檢測的需要，該設計已在多套逆變焊機中應用，并按相關(guān)標準進(jìn)行了試驗測試，測試結果受到客戶(hù)的信任及肯定。

　　【參考文獻】

　　[1] 王文生 李澤勇《閉環(huán)霍爾電流傳感器在逆變焊機中的應用》

　　[2] 安科瑞電量傳感器選型手冊[Z]. 2020.4.