以霍爾電流傳感器提高開關(guān)電源的效率
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需要重點考慮的是霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT的轉(zhuǎn)換，涉及輸出電壓基值和輸出電壓與被檢測電流的比例關(guān)系兩個方面。其一，電流檢測電阻以0V作為基值，即被測電流為0時，其兩端電壓為0V；而霍爾電流傳感器的UOUT是以2.5V為基值，即被測電流為0時，UOUT=2.5V。其二，電流檢測電阻兩螭電壓與被檢測電流的比例關(guān)系是由電阻阻值決定的，電阻兩端電壓Us=Ii·Rs；而霍爾傳感器的輸出電壓與被測電流的比例關(guān)系通常取決于霍爾電流傳感器的額定電流IPN，當被檢測電流等于霍爾電流傳感器的額定電流時，UOUT的偏移量為±0．625 V。設(shè)，則霍爾電流傳感器被檢測電流I1與輸出電壓的傳輸關(guān)系為：
實現(xiàn)霍爾電流傳感器的輸出電壓UOUT的轉(zhuǎn)換，替換蟲流檢測電阻可采用如下方式：
1)選擇適當額定電流的霍爾電流傳感器，根據(jù)開關(guān)電源電路中的電流最大值I1max，依式(1)即可計算出反饋至開關(guān)電源控制器的電壓最大值UOUTmax，則霍爾傳感器產(chǎn)生的反饋電壓的變化區(qū)間即為0～UOUTmax。如果開關(guān)電源控制器要求的反饋電壓最大值USmax大于UOUTmax且與UOUTmax相近，則可直接采用2．5 V的穩(wěn)壓二極管將霍爾電流傳感器的輸出電壓基值嵌位至0 V，其電路如圖6所示。也可使用精密可調(diào)基準源TL431代替穩(wěn)壓二極管，將TL431的K端和R端并聯(lián)，亦可實現(xiàn)2．5 V的壓降，其電路如圖7所示?；魻栯娏鱾鞲衅鞯妮敵鲭妷篣OUT經(jīng)嵌位后，加至開關(guān)電源控制器的反饋電壓就為UOUT。但應(yīng)注意，霍爾電流傳感器被測電流繞組的電流方向應(yīng)為I+至I-，不可接反，否則輸出電壓將為0。本文引用地址：http://yuyingmama.com.cn/article/159554.htm
2)如果開關(guān)電源控制器要求的反饋電壓最大值USmax小于UOUTmax或遠大于UOUTmax，則可依圖8所示電路，將UOUT經(jīng)運放構(gòu)成的比例放大器處理后，再用2．5 V穩(wěn)壓二極管嵌位，反饋至開關(guān)電源控制器。由于比例放大器通常采用反相放大方式，故霍爾電流傳感器被測電流繞組的電流方向應(yīng)為I-至I+。
3 采用霍爾電流傳感器與電流傳感電阻的比較
1)霍爾電流傳感器的被測電流繞組阻抗通常小于1 mΩ，串入被檢測電流回路后產(chǎn)生的功耗極小，可以忽略不計。而電流傳感電阻是耗能元件，在輸入電流或輸出電流比較大時，電流傳感電阻上的功耗可達幾瓦至十幾瓦。同時，功耗還導致電流傳感電阻的發(fā)熱，增加了開關(guān)電源的散熱難度。因此，采用霍爾電流傳感器比電流傳感電阻在提高開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率上存在較大優(yōu)勢。
2)霍爾電流傳感器能夠比較準確的檢測電流，輸出電壓與被測電流成嚴格的線性關(guān)系，線性度誤差小于0．1％。而電流傳感電阻在環(huán)境溫度變化或自身發(fā)熱后，其阻值將變化，影響電流檢測精度。因此，將霍爾電流傳感器用于開關(guān)電源過流保護、蓄電池充電器的充電電流檢測時，會比電流傳感電阻的精度高得多。如果開關(guān)電源采用恒流模式輸出，則使用霍爾電流傳感器檢測輸出電流會極大提高開關(guān)電源的輸出電流精度。
3)目前，霍爾電流傳感器的應(yīng)用剛處于開始階段，霍爾電流傳感器的價格遠高于電流傳感電阻，因此，霍爾電流傳感器還只能用于大輸入電流開關(guān)電源的輸入電流反饋和大輸出電流開關(guān)電源的輸出電流檢測。在這樣的開關(guān)電源中，霍爾電流傳感器所帶來的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢高于價格劣勢。隨著霍爾電流傳感器的應(yīng)用普及，霍爾電流傳感器的價格會越來越低，應(yīng)用也會越來越廣泛。
4 結(jié)論
綜上所述，采用霍爾電流傳感器作為開關(guān)電源中的電流傳感器，替代以往的電流傳感電阻，可以大大降低開關(guān)電源的功耗，減少電路的發(fā)熱，從而提高開關(guān)電源的整體轉(zhuǎn)換效率，延長開關(guān)電源的壽命。雖然使用霍爾電流傳感器較使用電流傳感電阻使開關(guān)電源的成本會有所提高，但綜合考慮，使用霍爾電流傳感器的性價比會更高，故此方法具有很好的應(yīng)用價值。
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