50A以上集成式霍爾電流傳感器應(yīng)用案例分享

CH704系列產(chǎn)品是為50A以上大電流檢測(cè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片，具有高精度、增強(qiáng)絕緣耐壓、高可靠性、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。該芯片內(nèi)部集成一個(gè)精密的可編程線性霍爾芯片、一個(gè)小型聚磁環(huán)以及一個(gè)導(dǎo)通電阻為0.1m?的銅排，可實(shí)現(xiàn)+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A的電流檢測(cè)，并且通過(guò)工廠預(yù)編程可測(cè)量最大400A的浪涌電流。內(nèi)部的低偏移、斬波穩(wěn)定的線性霍爾芯片結(jié)合獨(dú)特的溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)CH704全溫范圍(-40℃到150℃)內(nèi)良好的溫度一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)(零電流)輸出電壓的校準(zhǔn)，全溫度范圍內(nèi)提供 ±1% 的典型高精度。

其主要應(yīng)用包括：

?汽車(chē)電子：汽車(chē)OBC，DC-DC，EPS電機(jī)等

? 工業(yè)控制：不間斷電源(UPS)、焊機(jī)/移動(dòng)通信設(shè)備等電源供電等

? 大功率電機(jī)：平衡車(chē)/獨(dú)輪車(chē)控制器、熱泵/制冰機(jī)等

? 能源：過(guò)程控制、蓄電池檢測(cè)、能量測(cè)量等

測(cè)量50A以上電流：意瑞隔離集成式電流傳感器CH704 文章中已經(jīng)介紹了一些相關(guān)應(yīng)用，我們?cè)購(gòu)钠渌恍┚唧w應(yīng)用了解如何使用CH704芯片(具體應(yīng)用可以點(diǎn)擊藍(lán)色鏈接)：

1，一種自動(dòng)切換過(guò)流保護(hù)模塊的熱泵裝置保護(hù)電路介紹(ACS758/CH704應(yīng)用案例)

下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單說(shuō)明。

本例中，電流電壓轉(zhuǎn)換單元包括型號(hào)為CH704的線性電流傳感器芯片U1，線性電流傳感器芯片輸入端(IP+、IP-)與市電輸入端相連，比較單元包括第一電阻R1、第二電阻R2以及運(yùn)放器A1，第一電阻與第二電阻串聯(lián)在電源端與地之間，運(yùn)放器一個(gè)輸入端與線性電流傳感器芯片輸出端(VOUT)相連，運(yùn)放器另一個(gè)輸入端接在第一電阻與第二電阻之間，運(yùn)放器輸出端與模擬開(kāi)關(guān)控制端相連。線性電流傳感器芯片CH704中配置有霍爾傳感器，霍爾傳感器將電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出，與第一電阻和第二電阻中間的電位進(jìn)行比較，比較結(jié)果通過(guò)運(yùn)放器輸出，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)市電輸入端輸入電流的檢測(cè)及判斷。

2,大功率鋰電池組BMS(電池管理系統(tǒng))保護(hù)板電路介紹(ACS758/CH704應(yīng)用案例)

傳統(tǒng)的BMS板設(shè)計(jì)的時(shí)候通常采用運(yùn)放、MOS管等分立原件構(gòu)成，原理復(fù)雜，成本高，不易調(diào)試、故障率高等缺點(diǎn)。

采用CH704芯片進(jìn)行隔離的測(cè)量輸出電流。CH704芯片將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸入nrF51822芯片的A/D引腳。CH704的4 ,5串入電池的輸出，4腳接+，5腳接-。

對(duì)超限電芯進(jìn)行放電處理是整個(gè)BMS板的核心動(dòng)作，當(dāng)充電快充滿時(shí)，由于需要放電的電芯數(shù)目比較多，如果一直放電操作，這個(gè)時(shí)候LTC6803及相關(guān)電路會(huì)比較熱，為了降低溫度，我采取了分時(shí)平衡算法，利用電芯電壓不能突變，即某個(gè)時(shí)間段平衡電路開(kāi)始工作，另個(gè)時(shí)間段關(guān)閉平衡電路，這樣既使電芯電壓平衡了，而且平衡電路部分溫度升高的量很少。

3,霍爾電流傳感器ACS758/ACS770/CH704應(yīng)用于三相四橋臂逆變器的電流檢測(cè)裝置

霍爾電流傳感器的兩電流檢測(cè)腳串接在三相四橋臂逆變器的三相輸出線路上，所述霍爾電流傳感器的信號(hào)輸出腳連接采樣電流處理電路。

霍爾電流傳感器可以采用Allegro公司的ACS758或ACS770芯片，也可以采用意瑞半導(dǎo)體的國(guó)產(chǎn)芯片CH704.

圖1 裝置原理圖。

圖2 霍爾電流傳感器的安裝位置示意圖。

三個(gè)霍爾電流傳感器CS(A)、CS(B)、CS(C)，三個(gè)采樣電流處理電路D和一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器DSP。所述三個(gè)霍爾電流傳感器分別串接在三相四橋臂逆變器的三相輸出線路上，以檢測(cè)三相輸出電流。各個(gè)霍爾電流傳感器分別與相應(yīng)的采樣電流處理電路連接，然后接至數(shù)字信號(hào)處理器，以將采集到的電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流數(shù)字信號(hào)再傳輸給數(shù)字信號(hào)處理器。

圖3 采樣電流處理電路的原理框圖。

4,通用“別克藍(lán)”智能電驅(qū)系統(tǒng)關(guān)鍵元器件分析——霍爾電流傳感器ACS758(CH704)在其中的應(yīng)用

圖4 驅(qū)動(dòng)板背面

功率板

1、FS50R07W1E3_B11A (650V,50A),Infineon;

2、ACS758LCB-050B (目前Allegro產(chǎn)品嚴(yán)重缺貨，可以選用國(guó)產(chǎn)替代產(chǎn)品CH704)

3、R75 MKP (0.33uF,250V) ，Arcotronics;

4、SUYIN針座;

5、IGBT內(nèi)部集成的陶瓷鋁基板表面。

5,用于監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源工作狀態(tài)的電路(霍爾電流傳感器ACS758/CH704的應(yīng)用案例)

電路包括有開(kāi)關(guān)電源輸出電流檢測(cè)模塊1、開(kāi)關(guān)電源輸出電壓檢測(cè)模塊2、用于檢測(cè)環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)模塊3、用于對(duì)開(kāi)關(guān)電源中控制開(kāi)關(guān)管通斷的PWM波進(jìn)行脈寬檢測(cè)的PWM波脈寬檢測(cè)模塊4、用于對(duì)開(kāi)關(guān)電源中流經(jīng)開(kāi)關(guān)管的電流大小進(jìn)行檢測(cè)的開(kāi)關(guān)管電流檢測(cè)模塊5、以及用于對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的處理器6，所述開(kāi)關(guān)電源輸出電流檢測(cè)模塊1檢測(cè)信號(hào)輸出端、開(kāi)關(guān)電源輸出電壓檢測(cè)模塊2檢測(cè)信號(hào)輸出端、溫度檢測(cè)模塊3檢測(cè)信號(hào)輸出端、PWM波脈寬檢測(cè)模塊4檢測(cè)信號(hào)輸出端、開(kāi)關(guān)管電流檢測(cè)模塊5檢測(cè)信號(hào)輸出端分別與所述處理器6連接。

開(kāi)關(guān)電源輸出電流檢測(cè)模塊1采用芯片型號(hào)為ACS758(或使用國(guó)產(chǎn)芯片CH704)的電流傳感器U1，電流傳感器U1的第4引腳作為檢測(cè)電流輸入端，第5引腳作為檢測(cè)電流輸出端，第3引腳作為所述開(kāi)關(guān)電源輸出電流檢測(cè)模塊1的檢測(cè)信號(hào)輸出端與所述處理器6連接。

6,儲(chǔ)能雙向變流器(PCS)設(shè)備中的電流檢測(cè)方法

系統(tǒng)中電池(Bat)側(cè) 1 路輸入，輸出為三相三線制輸出，主功率原理框圖如圖所示：

儲(chǔ)能變流器支持并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行模式。

在并網(wǎng)運(yùn)行中，儲(chǔ)能變流器交流側(cè)連接電網(wǎng)，直流側(cè)連接蓄電池。與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)配合，參與電網(wǎng)調(diào)壓調(diào)頻，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷。根據(jù)選擇的運(yùn)行模式，可對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓、恒流和恒功率充放電。

在離網(wǎng)運(yùn)行中，儲(chǔ)能變流器直流側(cè)連接蓄電池，系統(tǒng)運(yùn)行可輸出固定頻率和有效值的三相交流電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流側(cè)負(fù)荷的持續(xù)供電。

7,一種新型商用空調(diào)逆變器硬件電路方案的研究

由于空調(diào)壓縮機(jī)內(nèi)部的高溫、腐蝕性環(huán)境無(wú)法安裝位置傳感器， 壓縮機(jī)逆變器需要采用無(wú)位置傳感器的控制方法。在無(wú)傳感器控制方法中，電動(dòng)機(jī)相電流有效檢測(cè)是提高控制性能的重要環(huán)節(jié)。常見(jiàn)三種不同的采樣方式，如圖2所示。

8，汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的核心——空調(diào)控制器及其關(guān)鍵元器件

空調(diào)控制器連接著車(chē)內(nèi)多個(gè)傳感器，能夠通過(guò)這些傳感器準(zhǔn)確獲取車(chē)內(nèi)環(huán)境。同時(shí)，控制器通過(guò)CAN與空調(diào)控制面板通訊，可以實(shí)時(shí)的獲取駕駛員對(duì)環(huán)境的要求。利用內(nèi)部算法，通過(guò)CAN來(lái)控制空調(diào)壓縮機(jī)與空調(diào)PTC，鼓風(fēng)機(jī)并且通過(guò)控制風(fēng)門(mén)電機(jī)，閥門(mén)等執(zhí)行器件，來(lái)達(dá)到對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境的精確控制。

詳細(xì)的空調(diào)控制器框圖如下：

9，車(chē)載燃料電池系統(tǒng)及其啟動(dòng)運(yùn)行控制方法介紹(霍爾電流傳感器CH704200CT應(yīng)用案例)

通過(guò)DC?DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率的切換(低?高)，基于電流環(huán)與流量環(huán)的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)載燃料電池系統(tǒng)在低溫啟動(dòng)、高溫運(yùn)行及其切換過(guò)程中的升壓比與電流精度的多目標(biāo)優(yōu)化控制，增強(qiáng)了車(chē)載燃料電池系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性與可靠性。

數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)一步包括：

溫度傳感器，分別設(shè)置于整車(chē)車(chē)廂內(nèi)、電堆的冷卻液入口和冷卻液出口處，用于采集當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境溫度，以及布設(shè)位置處的冷卻液水溫;

流量壓力一體傳感器，分別設(shè)置于空壓機(jī)的輸入端、電堆的空氣入口、氫氣入口處，用于采集布設(shè)位置處通流氣體的流量和壓力;

電流監(jiān)測(cè)設(shè)備，設(shè)置于電堆、DC?DC轉(zhuǎn)換器之間，用于采集電堆的實(shí)際輸出電流，電流采集使用霍爾電流傳感器CH704200CT;

　　審核編輯：湯梓紅