國產(chǎn)汽車級大電流霍爾電流傳感器應(yīng)用案例分享

國產(chǎn)車規(guī)級霍爾電流傳感器CH704是為50A以上大電流檢測應(yīng)用開發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片，具有高精度、增強絕緣耐壓、高可靠性、低功耗等優(yōu)點。

該芯片內(nèi)部集成一個精密的可編程線性霍爾芯片、一個小型聚磁環(huán)以及一個導(dǎo)通電阻為0.1m?的銅排，可實現(xiàn)+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A的電流檢測，并且通過工廠預(yù)編程可測量最大400A的浪涌電流。內(nèi)部的低偏移、斬波穩(wěn)定的線性霍爾芯片結(jié)合獨特的溫度補償電路設(shè)計，實現(xiàn)CH704全溫范圍（-40℃到150℃）內(nèi)良好的溫度一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)，全溫度范圍內(nèi)提供 ±1% 的典型高精度。

其主要應(yīng)用包括：

? 汽車電子：汽車OBC，DC-DC，EPS電機等

? 工業(yè)控制：不間斷電源（UPS）、焊機/移動通信設(shè)備等電源供電等

? 大功率電機：平衡車/獨輪車控制器、熱泵/制冰機等

? 能源：過程控制、蓄電池檢測、能量測量等

測量50A以上電流：意瑞隔離集成式電流傳感器CH704 文章中已經(jīng)介紹了一些相關(guān)應(yīng)用，我們再從其它一些具體應(yīng)用了解如何使用CH704芯片（具體應(yīng)用可以點擊藍色鏈接）：

1，一種自動切換過流保護模塊的熱泵裝置保護電路介紹（ACS758/CH704應(yīng)用案例）

下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。

本例中，電流電壓轉(zhuǎn)換單元包括型號為CH704的線性電流傳感器芯片U1，線性電流傳感器芯片輸入端(IP+、IP-)與市電輸入端相連，比較單元包括第一電阻R1、第二電阻R2以及運放器A1，第一電阻與第二電阻串聯(lián)在電源端與地之間，運放器一個輸入端與線性電流傳感器芯片輸出端(VOUT)相連，運放器另一個輸入端接在第一電阻與第二電阻之間，運放器輸出端與模擬開關(guān)控制端相連。線性電流傳感器芯片CH704中配置有霍爾傳感器，霍爾傳感器將電流所產(chǎn)生的磁場信號轉(zhuǎn)化成電壓信號輸出，與第一電阻和第二電阻中間的電位進行比較，比較結(jié)果通過運放器輸出，以此實現(xiàn)對市電輸入端輸入電流的檢測及判斷。

2,大功率鋰電池組BMS(電池管理系統(tǒng))保護板電路介紹（ACS758/CH704應(yīng)用案例）

傳統(tǒng)的BMS板設(shè)計的時候通常采用運放、MOS管等分立原件構(gòu)成，原理復(fù)雜，成本高，不易調(diào)試、故障率高等缺點。

采用CH704芯片進行隔離的測量輸出電流。CH704芯片將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入nrF51822芯片的A/D引腳。CH704的4 ,5串入電池的輸出，4腳接+，5腳接-。

對超限電芯進行放電處理是整個BMS板的核心動作，當(dāng)充電快充滿時，由于需要放電的電芯數(shù)目比較多，如果一直放電操作，這個時候LTC6803及相關(guān)電路會比較熱，為了降低溫度，我采取了分時平衡算法，利用電芯電壓不能突變，即某個時間段平衡電路開始工作，另個時間段關(guān)閉平衡電路，這樣既使電芯電壓平衡了，而且平衡電路部分溫度升高的量很少。

3,霍爾電流傳感器ACS758/ACS770/CH704應(yīng)用于三相四橋臂逆變器的電流檢測裝置

霍爾電流傳感器的兩電流檢測腳串接在三相四橋臂逆變器的三相輸出線路上，所述霍爾電流傳感器的信號輸出腳連接采樣電流處理電路。

霍爾電流傳感器可以采用Allegro公司的ACS758或ACS770芯片，也可以采用意瑞半導(dǎo)體的***CH704.

圖1 裝置原理圖。

圖2 霍爾電流傳感器的安裝位置示意圖。

三個霍爾電流傳感器CS(A)、CS(B)、CS(C)，三個采樣電流處理電路D和一個數(shù)字信號處理器DSP。所述三個霍爾電流傳感器分別串接在三相四橋臂逆變器的三相輸出線路上，以檢測三相輸出電流。各個霍爾電流傳感器分別與相應(yīng)的采樣電流處理電路連接，然后接至數(shù)字信號處理器，以將采集到的電流模擬信號轉(zhuǎn)換為電流數(shù)字信號再傳輸給數(shù)字信號處理器。

圖3 采樣電流處理電路的原理框圖。

4,通用“別克藍”智能電驅(qū)系統(tǒng)關(guān)鍵元器件分析——霍爾電流傳感器ACS758（CH704）在其中的應(yīng)用

圖4 驅(qū)動板背面

功率板

1、FS50R07W1E3_B11A (650V,50A),Infineon；

2、ACS758LCB-050B (目前Allegro產(chǎn)品嚴(yán)重缺貨，可以選用國產(chǎn)替代產(chǎn)品CH704)

3、R75 MKP (0.33uF,250V) ，Arcotronics；

4、SUYIN針座；

5、IGBT內(nèi)部集成的陶瓷鋁基板表面。

5,用于監(jiān)測開關(guān)電源工作狀態(tài)的電路（霍爾電流傳感器ACS758/CH704的應(yīng)用案例）

電路包括有開關(guān)電源輸出電流檢測模塊1、開關(guān)電源輸出電壓檢測模塊2、用于檢測環(huán)境溫度的溫度檢測模塊3、用于對開關(guān)電源中控制開關(guān)管通斷的PWM波進行脈寬檢測的PWM波脈寬檢測模塊4、用于對開關(guān)電源中流經(jīng)開關(guān)管的電流大小進行檢測的開關(guān)管電流檢測模塊5、以及用于對檢測數(shù)據(jù)進行處理的處理器6，所述開關(guān)電源輸出電流檢測模塊1檢測信號輸出端、開關(guān)電源輸出電壓檢測模塊2檢測信號輸出端、溫度檢測模塊3檢測信號輸出端、PWM波脈寬檢測模塊4檢測信號輸出端、開關(guān)管電流檢測模塊5檢測信號輸出端分別與所述處理器6連接。

開關(guān)電源輸出電流檢測模塊1采用芯片型號為ACS758（或使用***CH704)的電流傳感器U1，電流傳感器U1的第4引腳作為檢測電流輸入端，第5引腳作為檢測電流輸出端，第3引腳作為所述開關(guān)電源輸出電流檢測模塊1的檢測信號輸出端與所述處理器6連接。

6,儲能雙向變流器（PCS)設(shè)備中的電流檢測方法

系統(tǒng)中電池（Bat）側(cè) 1 路輸入，輸出為三相三線制輸出，主功率原理框圖如圖所示：

儲能變流器支持并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運行模式。

在并網(wǎng)運行中，儲能變流器交流側(cè)連接電網(wǎng)，直流側(cè)連接蓄電池。與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)配合，參與電網(wǎng)調(diào)壓調(diào)頻，實現(xiàn)對電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷。根據(jù)選擇的運行模式，可對蓄電池進行恒壓、恒流和恒功率充放電。

在離網(wǎng)運行中，儲能變流器直流側(cè)連接蓄電池，系統(tǒng)運行可輸出固定頻率和有效值的三相交流電壓，實現(xiàn)對交流側(cè)負(fù)荷的持續(xù)供電。

7,一種新型商用空調(diào)逆變器硬件電路方案的研究

由于空調(diào)壓縮機內(nèi)部的高溫、腐蝕性環(huán)境無法安裝位置傳感器， 壓縮機逆變器需要采用無位置傳感器的控制方法。在無傳感器控制方法中，電動機相電流有效檢測是提高控制性能的重要環(huán)節(jié)。常見三種不同的采樣方式，如圖2所示。

8，汽車空調(diào)系統(tǒng)的核心——空調(diào)控制器及其關(guān)鍵元器件

空調(diào)控制器連接著車內(nèi)多個傳感器，能夠通過這些傳感器準(zhǔn)確獲取車內(nèi)環(huán)境。同時，控制器通過CAN與空調(diào)控制面板通訊，可以實時的獲取駕駛員對環(huán)境的要求。利用內(nèi)部算法，通過CAN來控制空調(diào)壓縮機與空調(diào)PTC，鼓風(fēng)機并且通過控制風(fēng)門電機，閥門等執(zhí)行器件，來達到對車內(nèi)環(huán)境的精確控制。

詳細(xì)的空調(diào)控制器框圖如下：

9，車載燃料電池系統(tǒng)及其啟動運行控制方法介紹（霍爾電流傳感器CH704200CT應(yīng)用案例）

通過DC?DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率的切換（低?高），基于電流環(huán)與流量環(huán)的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了車載燃料電池系統(tǒng)在低溫啟動、高溫運行及其切換過程中的升壓比與電流精度的多目標(biāo)優(yōu)化控制，增強了車載燃料電池系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性與可靠性。

數(shù)據(jù)采集單元進一步包括：

溫度傳感器，分別設(shè)置于整車車廂內(nèi)、電堆的冷卻液入口和冷卻液出口處，用于采集當(dāng)前時刻的環(huán)境溫度，以及布設(shè)位置處的冷卻液水溫；

流量壓力一體傳感器，分別設(shè)置于空壓機的輸入端、電堆的空氣入口、氫氣入口處，用于采集布設(shè)位置處通流氣體的流量和壓力；

電流監(jiān)測設(shè)備，設(shè)置于電堆、DC?DC轉(zhuǎn)換器之間，用于采集電堆的實際輸出電流，電流采集使用霍爾電流傳感器CH704200CT；

10 比亞迪：電動汽車、車載充電器及其過流保護電路介紹

圖2是相關(guān)技術(shù)中車載充電器的電路拓?fù)鋱D；

圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的車載充電器的過流保護電路的方框示意圖；

根據(jù)本實用新型的一個實施例，電流檢測單元10包括電流霍爾傳感器101，如圖4所示，電流霍爾傳感器10連接到DC/DC變換器50的輸出端。電流霍爾傳感器101可以使用意瑞半導(dǎo)體的雙向電流霍爾傳感器CH704150CT。

審核編輯：湯梓紅