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閉環(huán)電流傳感器在車用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

地面車用電源系統(tǒng)（以下簡稱電源系統(tǒng)）輸出電流的檢測與控制，直接關(guān)系著電源系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，并影響車輛的運行狀況及車輛的可操作性。由于車輛復(fù)雜的使用條件導(dǎo)致車用電源的負(fù)載變化較大，隨之電源額輸出功率也將發(fā)生較大變化，若對電源的輸出電流不加限制，會造成電源因過載而發(fā)熱。影響其功率輸出，嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致電源永久失效。
閉環(huán)霍爾電流傳感器（以下簡稱傳感器）在車用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用，實現(xiàn)了對電源系統(tǒng)輸出電流的隔離測量，并通過反饋控制電源系統(tǒng)的輸出功率，保護(hù)了電源系統(tǒng)不會因電負(fù)載的變化而損壞。
1.閉環(huán)霍爾傳感器的工作原理
自1879年美國物理學(xué)家Edwin Herbert Hall發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)以來，霍爾技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。隨著元器件工藝技術(shù)的發(fā)展，由霍爾器件應(yīng)用開發(fā)的霍爾電流、電壓傳感器的性能也有了很大提高，特別是閉環(huán)霍爾電流、電壓傳感器的研制成功，大大地擴(kuò)展了該項技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.1霍爾效應(yīng)及霍爾器件
霍爾效應(yīng)是霍爾技術(shù)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，當(dāng)通有小電流的半導(dǎo)體薄片置于磁場中時（如圖1），半導(dǎo)體內(nèi)的載流子受洛倫茲力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使半導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電勢差，該電勢差即為霍爾電壓VH，VH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B及控制電流IC成正比，經(jīng)過理論推算有式（1）關(guān)系： VH=（RH/d）×B×IC （1）
式中：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，IC為控制電流，RH為霍爾系數(shù)，d為半導(dǎo)體厚度。
式（1）中，若保持控制電流IC不變，在一定條件下，可通過測量霍爾電呀推算出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由此建立了磁場與電壓信號的聯(lián)系。根據(jù)這一關(guān)系式，人們研制出了用于測量磁場的半導(dǎo)體器件，即霍爾器件。

圖1 霍爾效應(yīng)原理

2.2閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理
閉環(huán)霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用于隔離檢測電流的模塊化產(chǎn)品，它的工作原理是霍爾磁平衡式（或稱霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通式）。眾所周知，當(dāng)電流流過一根導(dǎo)線時，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測，由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的的線性關(guān)系，因此，可利用霍爾器件測得的輸出信號，直接反映出導(dǎo)線中的電流大小，即