Princípio e aplicação do sensor de corrente de efeito Hall
August 06 , 2020
O circuito de correção do fator de potência (PFC) e o circuito do inversor no retificador de telecomunicações e na unidade de fonte de alimentação (PSU) do servidor precisam detectar o sinal de corrente no lado de alta tensão para o controlador no lado de baixa tensão, portanto, uma corrente isolada sensor é usado. Existem muitas maneiras de implementar a detecção de corrente isolada, como transformadores de corrente (TC), amplificadores de isolamento e sensores de corrente de efeito Hall. Entre eles, o
sensor de corrente de efeito Hall
tornou-se uma escolha ideal por causa de sua simplicidade, precisão, tamanho pequeno e capacidade de detecção DC.
O transformador de corrente é baseado no princípio do transformador para amostrar a corrente, e o CT pode ser usado para detectar a corrente de ativação do MOSFET ou IGBT. A velocidade de resposta rápida do CT o torna muito adequado para controle de pico de corrente e controle de proteção contra sobrecorrente. No entanto, o TC baseado no princípio do acoplamento do transformador não pode detectar correntes CC ou de frequência muito baixa, de modo que não pode detectar diretamente correntes CA de frequência de energia ou perder a precisão da medição devido ao método indireto de detectar apenas a corrente ligada (sem desligar -atual). Além disso, como o TC precisa usar um núcleo de ferrite, é difícil torná-lo pequeno, e um TC maior aumentará o loop do interruptor de alimentação, resultando em picos de tensão mais altos e interferência de ruído.
O sensor de corrente de efeito Hall é uma escolha mais precisa e menor. Ele pode trabalhar sob condições DC e pode medir a corrente AC total, incluindo ligar e desligar com boa linearidade e precisão. Ao mesmo tempo, o volume do sensor de corrente de efeito Hall pode ser empacotado como SOIC-8, e o mesmo IC integrado é do mesmo tamanho, facilitando o layout do PCB e ajudando a obter maior densidade de potência.
A Tabela 1 compara o sensor de corrente de efeito Hall e o transformador de corrente.
Ao aplicar um sensor de corrente de efeito Hall a uma fonte de alimentação de telecomunicações ou PSU de servidor, é necessário avaliar a faixa de detecção de corrente, capacidade de resistência de corrente contínua, velocidade de resposta (/largura de banda) e nível de isolamento de tensão. Em alguns casos, a fonte de alimentação de telecomunicações ou a fonte de alimentação do servidor também pode precisar relatar a energia operacional atual para o computador host. Neste momento, um sensor de corrente Hall de alta precisão (como o TMCS1100 da TI) pode ajudar o sistema a atingir uma precisão de detecção de corrente de ≥1%.
A Figura 1 mostra o circuito de aplicação típico do sensor de corrente de efeito Hall ao usar fontes de alimentação de 3,3 V e 5 V, respectivamente. Em comparação com o uso de uma fonte de alimentação de 3,3 V, o uso de uma fonte de alimentação de 5 V pode ampliar a faixa de detecção de corrente do sensor Hall. Tome o TMCS1100A1 como exemplo, a sensibilidade do sensor Hall é de 50 mV/A: Se você usar uma fonte de alimentação de 3,3 V, a faixa de detecção de corrente é -33 A~+33 A (bidirecional); ao usar uma fonte de alimentação de 5,0 V, a faixa de detecção de corrente pode ser estendida para -50 A ~ + 50A. Além disso, deve-se observar no projeto que, além da faixa de detecção de corrente, a tolerância de corrente contínua do sensor também precisa ser considerada. Quando a tolerância de corrente é insuficiente, ela pode ser otimizada melhorando a dissipação de calor do sensor.
Figura 1: Aplicações comuns dos sensores de corrente de efeito Hall: Sensores de corrente de efeito Hall com fonte de alimentação de 3,3 V (a); Sensores de corrente de efeito Hall com fonte de alimentação de 5 V (b)
No layout da placa de circuito usando o sensor de corrente de efeito Hall, os seguintes fatores devem ser observados:
l Dissipação de calor: Tente aumentar a área de cobre da corrente primária fio, que pode melhorar a capacidade de dissipação de calor do sensor de corrente Hall, aumentando assim a tolerância de corrente média máxima do sensor. Além disso, você também pode usar uma PCB de folha de cobre mais espessa, ou colocar algumas vias de dissipação de calor no traço primário, ou colocar o sensor de corrente Hall e o traço PCB no duto de ar, o que pode melhorar a resistência de corrente média do sensor de corrente Hall . Habilidade.
l Campo magnético de corrente do lado primário: Durante o layout, tente evitar traços de alta corrente próximos ao sensor de corrente Hall.
l Requisitos de isolamento: Considere a distância de fuga e a folga elétrica do sistema geral. Quando o sensor de corrente Hall não puder atender à distância de fuga PCB necessária, as ranhuras podem ser cortadas na placa de circuito para atender aos requisitos de isolamento no nível do sistema.
Em resumo, o CT é mais adequado para controle de corrente de pico e proteção contra sobrecorrente em retificadores de telecomunicações e PSUs de servidor, mas é maior e menos preciso. O
sensor de corrente de efeito Hall
é pequeno em tamanho, alto em precisão, simples e conveniente de usar e é mais adequado para detectar corrente de linha CA. Espero que o uso do sensor de corrente Hall apresentado neste artigo seja útil para todos.
Rede IPv6 suportada
português
English
français
русский
español
العربية
हिंदी
