摘要:介绍了传统开环和闭环霍尔传感器的基本原理,并就传统霍尔传感器配合磁环的方法和新型磁集极霍尔传感器在大电流检测中的应用方案进行了对比,分析了它们的优缺点。重点研究了磁集极霍尔传感器在电动汽车中的电机控制器的大电流情况下的测量应用,实验结果表明:其具有测量范围宽、高线性度、低磁滞、高灵敏度、体积小、价格低等优点。

 

关键词:霍尔传感器;大电流检测;磁集极

 

      电流检测在电动汽车的控制、保护、监测、动力管理等方面有着重要的应用。例如:电机驱动控制、变频控制、过载保护、电池荷电状态监测等。但在电流测量中存在2个困难:1)测量仪表不方便直接串入电路中;2)电流检测电路与被测电路不能直接耦合,否则,会影响被测电路的直流工作点。霍尔传感器由于具有体积小、功耗低、噪声小、隔离效果好等优点,在电流监测方面受到广泛的青睐。特别是霍尔传感器配合磁环的设计一直被广泛地使用。但由于传统的霍尔传感器的灵敏度比较低,输出信号有偏置电压和噪声,对于处理电路要求高,系统成本高。传统的霍尔传感器如果使用不当,它的霍尔电压UH与磁感应强度B为非线性关系,且存在不平衡电压UHe,严重影响检测系统的精度。通常采用集磁环来提高霍尔传感器的灵敏度,但是集磁环和霍尔传感器是分离的,体积庞大,不便于在实际检测系统中应用。基于霍尔效应的磁集极霍尔传感器,很大程度上提高了电流检测的灵敏度,而且处理电路简单,安装方便,线性度好,具有较高的准确度。

 

1传统霍尔传感器基本原理及其应用

1.1霍尔效应

      霍尔元件应用的基本原理是霍尔效应,如图1所示。