霍爾電流傳感器應用于高頻開關電源

安科瑞 崔庭宇

　　江蘇安科瑞電器制造有限公司

　　高頻開關電源主要由主電路、控制電路、檢測電路以及輔助電源等四部分構成：主電路，主要包括輸入濾波器、整流與濾波、逆變以及輸出整流與濾波，zui終可以提供穩定可靠的直流電源，主要應用于電鍍、氧化、表面處理、電泳、電解、水處理環保等領域。

　　對于高頻開關電源而言，大電流整流電源的輸出電流準確性是關鍵，而直流大電流檢測精度是個難題，檢測的手段目前有很多，zui為普遍使用的是分流器和霍爾電流傳感器，可以在直流輸出母排直接檢測電流值，進口產品中普遍采用采用*的霍爾電流傳感器，其精度可達到1%。

　　目前在高頻開關電源實際應用中，普遍存在著霍爾電流傳感器長時間使用下傳感器鐵芯發熱，工作異常甚至無信號輸出的現象，導致輸出直流電流與實際值有較大的誤差，直接影響輸出正確計算與設定而造成電源產品質量不穩定，也是造成電源損壞的不安全因素。

　　通過分析：由于該應用通常采用開環式霍爾電流傳感器，傳感器結構簡單，包括一個磁芯(一個或多個氣隙)，和一塊電路板，電路板上有感應器件及處理電路，通過灌封后，端子輸出有效信號。電路板上沒有發熱器件，不會導致高溫，只有磁芯才是發熱體。如圖：?

　　正常的整流器不存在高頻電流，但在整流處理不當時，高頻電流成分急劇增加。在高頻電流的作用下，磁通急劇變化，磁芯內部產生了渦流(Eddy Current)。渦流的存在是磁芯發熱的zui根本原因。如何減少渦流，減少傳感器發熱呢? 方法1:增加磁芯的層數。磁芯通常采用帶材卷繞而成，帶材越薄越好。方法2:磁芯采用高電阻率的導磁材料。方法3:使用零磁通霍爾傳感器(閉環霍爾電流傳感器)，使磁芯處于零磁通狀態。三種方法均可，第1種方法不能從根本上解決發熱現象，只能減慢溫升的速度，實際效果不理想。方法2能更*的解決問題，減少渦流，降低渦流損耗。方法3會極大的提高成本，閉環霍爾的價格是開環霍爾的好幾倍，而且功耗很大，不適合現場的安裝和使用。

　　根據“10度法則”，半導體器件每升高10度，器件使用壽命降低1倍。渦流的存在導致磁芯的發熱，zui終體現在器件的使用壽命急劇縮短，傳感器提前報廢。有的電源廠家甚至將霍爾電流傳感器當作耗材來使用，每過一段時間就要買些備件，這是極其不正常的。

　　為了解決該問題，安科瑞采用納米晶作為磁芯材料，這種非晶合金具有許多*的性能，如優異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強度、硬度和韌性，高的電阻率和機電耦合性能等，能有效的解決了電流傳感器在高頻電流下的發熱現象，極大的提高了霍爾電流傳感器的可靠性和使用壽命。

　　AHKC-KA開環霍爾電流傳感器，輸入范圍：DC 0-3000A，輸出范圍：4V、5V，供電選擇：DC±15V，于高頻開關電源，目前該定制產品已成功應用于江陰某國內規模較大的表面處理電源公司，其長期穩定性得到了廠家認可，保證了高頻開關電源的穩定運行。