閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理

介紹了閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理及在地面車(chē)用電源系統中的應用，實(shí)現了對車(chē)用電源系統輸出電流的隔離測量、控制，解決了地面車(chē)輛的大功率發(fā)電系統的限流保護問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：閉環(huán)；霍爾電流傳感器；車(chē)用電源；應用

1 引言

地面車(chē)用電源系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)電源系統）輸出電流的檢測與控制，直接關(guān)系著(zhù)電源系統工作的穩定性和可靠性，并影響車(chē)輛的運行狀況及車(chē)輛的可操作性。由于車(chē)輛復雜的使用條件導致車(chē)用電源的負載變化較大，隨之電源的輸出功率也將發(fā)生較大變化，若對電源的輸出電流不加限制，會(huì )造成電源因過(guò)載而發(fā)熱，影響其功率輸出，嚴重情況下會(huì )導致電源永久失效。

閉環(huán)霍爾電流傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳感器）在車(chē)用電源系統中的應用，實(shí)現了對電源系統輸出電流的隔離測量，并通過(guò)反饋控制電源系統的輸出電流。當電源的輸出電流接近電源系統的設計功率輸出時(shí)，電源輸出電流將不再增加，從而限制了電源系統的輸出功率，保護了電源系統不會(huì )因用電負載的變化而損壞。

2 閉環(huán)霍爾傳感器的工作原理

自1879年美國物理學(xué)家Edwin Herbert Hall發(fā)現霍爾效應以來(lái)，霍爾技術(shù)被越來(lái)越多地應用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)元器件工藝技術(shù)的發(fā)展，由霍爾器件應用開(kāi)發(fā)的霍爾電流、電壓傳感器的性能也有了很大提高，特別是閉環(huán)霍爾電流、電壓傳感器的研制成功，大大地擴展了該項技術(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)（如圖1），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V_H，V_H與磁感應強度B及控制電流I_C成正比，經(jīng)過(guò)理論推算有式（1）關(guān)系。

V_H=（R_H/d）×B×I_C（1）

式中：B為磁感應強度；

I_C為控制電流；

R_H為霍爾系數；

d為半導體厚度。

式（1）中，若保持控制電流I_C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，由此建立了磁場(chǎng)與電壓信號的聯(lián)系。根據這一關(guān)系式，人們研制出了用于測量磁場(chǎng)的半導體器件，即霍爾器件。

圖1 霍爾效應原理