用霍爾電流傳感實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量OBC與光伏電流檢測(cè)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）隨著自動(dòng)化和智能化趨勢(shì)的蔓延，電動(dòng)車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域的快速發(fā)展推動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)高壓功率系統(tǒng)的需求，這些功率系統(tǒng)的效率和性能的要求也是越來(lái)越嚴(yán)苛。如何高效、精確地控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)這些需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)并不容易，電流檢測(cè)又是其中最重要的一環(huán)。

新能源汽車(chē)OBC/DCDC電流檢測(cè)

電流傳感器在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用大致可以分為五類(lèi)，交流充電樁的漏電流檢測(cè)、BMS電流檢測(cè)、PDU電流檢測(cè)、OBC/DCDC電流檢測(cè)以及電機(jī)控制器的電流檢測(cè)。其中車(chē)載充電器OBC、車(chē)載DC-DC轉(zhuǎn)換器、空調(diào)PTC加熱器和充電樁這些應(yīng)用里，都需要用到一種檢測(cè)電流的傳感器——霍爾電流傳感器。

霍爾電流傳感，可以說(shuō)是最經(jīng)典的一類(lèi)電流傳感器。利用霍爾磁平衡原理，在霍爾元件的控制電流端輸入被測(cè)電流，同時(shí)在霍爾元件平面的法線方向施加磁場(chǎng)，可以精確地反映出被測(cè)電流的變化情況，霍爾電流傳感將大電流轉(zhuǎn)換成同頻同相的小電流方便測(cè)量或者隔離。

OBC/DCDC電流檢測(cè)里使用芯片級(jí)的電流傳感可以非常靈活地實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)，不局限于直流或者交流，體積小功率損耗小。相比之下，使用分流電阻的檢測(cè)方案在大電流下會(huì)損失更多功率，而且需要對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償；使用電流互感器的檢測(cè)方案則無(wú)法測(cè)量直流分量，鐵芯也容易飽和；即便是電流傳感模塊，雖然檢測(cè)結(jié)果很精確但體積大成本高。

芯片級(jí)的霍爾電流傳感就比較看重共模磁場(chǎng)抑制比CMFR，因?yàn)樗旧硎峭ㄟ^(guò)霍爾原理來(lái)檢測(cè)，所以它對(duì)外部磁場(chǎng)的干擾非常敏感。應(yīng)用在新能源汽車(chē)OBC/DCDC電流檢測(cè)里的霍爾傳感一般都需要有大于40dB的CMFR，才能將干擾度降到1%以下。

電流檢測(cè)除了做過(guò)流保護(hù)以外，也需要采集電流的大小方便對(duì)其進(jìn)行控制。那正常工作狀態(tài)下電流相對(duì)保護(hù)點(diǎn)電流值要小很多，那么傳感器在小電流輸入的時(shí)候，它的精度就非常重要，而且小電流輸入條件下的信噪比也相對(duì)會(huì)差一些，所以對(duì)傳感器精度要求也是盡可能的?。ú怀^(guò)2%）。

因?yàn)镺BC/DCDC這種系統(tǒng)對(duì)成本和體積要求都很高，所以對(duì)傳感的尺寸和性能要求也比較高，芯片級(jí)的霍爾電流傳感器非常適合于這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

光伏系統(tǒng)電流檢測(cè)需求

先看光伏逆變器中的電流檢測(cè)，逆變器種類(lèi)很多，集中式、集散式、組串式以及微型，微型逆變器電壓等級(jí)是最低的，接近一百伏，其他逆變器都是上千的電壓等級(jí)。因此電流檢測(cè)必須是在高電壓隔離下進(jìn)行的檢測(cè)，而且傳感器需要提供足夠快速的保護(hù)。

不管是哪一種逆變器，在匯流箱或者PV串部分，對(duì)傳感器的要求都是需要有高隔離電壓等級(jí)，能實(shí)現(xiàn)高邊電流采樣并快速關(guān)斷，對(duì)精度的要求為不超過(guò)2%。MPPT控制部分對(duì)電流檢測(cè)的需求主要在于帶寬和響應(yīng)時(shí)間，精度不超過(guò)2%即可。所有逆變器的DCAC控制部分對(duì)電流精度的要求很高，最好不超過(guò)1%，直流偏置最好不超過(guò)0.5%，而且需要提供多種保護(hù)功能。

傳統(tǒng)的隔離電流檢測(cè)要么不加分立元件，成本有優(yōu)勢(shì)但不一定測(cè)得準(zhǔn)，要么加分立元件測(cè)得準(zhǔn)但是成本上升。集成電氣屏蔽的電流傳感芯片通過(guò)提升隔離等級(jí)可以提供出色的共模抑制和瞬態(tài)抗擾度保護(hù)，解決了傳統(tǒng)的隔離電流檢測(cè)的痛點(diǎn)，性?xún)r(jià)比很高。

小結(jié)

使用帶隔離的霍爾電流傳感芯片，能以很緊湊的方案，替代原本在新能源汽車(chē)OBC、光伏逆變器領(lǐng)域用于電流傳感的分流電阻、電流互感以及隔離等器件，在尺寸和成本上都有著更大的優(yōu)勢(shì)。