以霍爾電流傳感器提高開關電源的效率
加入技術交流群
需要重點考慮的是霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT的轉換，涉及輸出電壓基值和輸出電壓與被檢測電流的比例關系兩個方面。其一，電流檢測電阻以0V作為基值，即被測電流為0時，其兩端電壓為0V；而霍爾電流傳感器的UOUT是以2.5V為基值，即被測電流為0時，UOUT=2.5V。其二，電流檢測電阻兩螭電壓與被檢測電流的比例關系是由電阻阻值決定的，電阻兩端電壓Us=Ii·Rs；而霍爾傳感器的輸出電壓與被測電流的比例關系通常取決于霍爾電流傳感器的額定電流IPN，當被檢測電流等于霍爾電流傳感器的額定電流時，UOUT的偏移量為±0．625 V。設，則霍爾電流傳感器被檢測電流I1與輸出電壓的傳輸關系為：
實現霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT的轉換，替換蟲流檢測電阻可采用如下方式：
1)選擇適當額定電流的霍爾電流傳感器，根據開關電源電路中的電流最大值I1max，依式(1)即可計算出反饋至開關電源控制器的電壓最大值UOUTmax，則霍爾傳感器產生的反饋電壓的變化區間即為0～UOUTmax。如果開關電源控制器要求的反饋電壓最大值USmax大于UOUTmax且與UOUTmax相近，則可直接采用2．5 V的穩壓二極管將霍爾電流傳感器的輸出電壓基值嵌位至0 V，其電路如圖6所示。也可使用精密可調基準源TL431代替穩壓二極管，將TL431的K端和R端并聯，亦可實現2．5 V的壓降，其電路如圖7所示。霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT經嵌位后，加至開關電源控制器的反饋電壓就為UOUT。但應注意，霍爾電流傳感器被測電流繞組的電流方向應為I+至I-，不可接反，否則輸出電壓將為0。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159554.htm
2)如果開關電源控制器要求的反饋電壓最大值USmax小于UOUTmax或遠大于UOUTmax，則可依圖8所示電路，將UOUT經運放構成的比例放大器處理后，再用2．5 V穩壓二極管嵌位，反饋至開關電源控制器。由于比例放大器通常采用反相放大方式，故霍爾電流傳感器被測電流繞組的電流方向應為I-至I+。
3 采用霍爾電流傳感器與電流傳感電阻的比較
1)霍爾電流傳感器的被測電流繞組阻抗通常小于1 mΩ，串入被檢測電流回路后產生的功耗極小，可以忽略不計。而電流傳感電阻是耗能元件，在輸入電流或輸出電流比較大時，電流傳感電阻上的功耗可達幾瓦至十幾瓦。同時，功耗還導致電流傳感電阻的發熱，增加了開關電源的散熱難度。因此，采用霍爾電流傳感器比電流傳感電阻在提高開關電源的轉換效率上存在較大優勢。
2)霍爾電流傳感器能夠比較準確的檢測電流，輸出電壓與被測電流成嚴格的線性關系，線性度誤差小于0．1％。而電流傳感電阻在環境溫度變化或自身發熱后，其阻值將變化，影響電流檢測精度。因此，將霍爾電流傳感器用于開關電源過流保護、蓄電池充電器的充電電流檢測時，會比電流傳感電阻的精度高得多。如果開關電源采用恒流模式輸出，則使用霍爾電流傳感器檢測輸出電流會極大提高開關電源的輸出電流精度。
3)目前，霍爾電流傳感器的應用剛處于開始階段，霍爾電流傳感器的價格遠高于電流傳感電阻，因此，霍爾電流傳感器還只能用于大輸入電流開關電源的輸入電流反饋和大輸出電流開關電源的輸出電流檢測。在這樣的開關電源中，霍爾電流傳感器所帶來的轉換效率優勢高于價格劣勢。隨著霍爾電流傳感器的應用普及，霍爾電流傳感器的價格會越來越低，應用也會越來越廣泛。
4 結論
綜上所述，采用霍爾電流傳感器作為開關電源中的電流傳感器，替代以往的電流傳感電阻，可以大大降低開關電源的功耗，減少電路的發熱，從而提高開關電源的整體轉換效率，延長開關電源的壽命。雖然使用霍爾電流傳感器較使用電流傳感電阻使開關電源的成本會有所提高，但綜合考慮，使用霍爾電流傳感器的性價比會更高，故此方法具有很好的應用價值。
評論