國產(chǎn)汽車(chē)級大電流霍爾電流傳感器應用案例分享

國產(chǎn)車(chē)規級霍爾電流傳感器CH704是為50A以上大電流檢測應用開(kāi)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(diǎn)。

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

其主要應用包括：

? 汽車(chē)電子：汽車(chē)OBC，DC-DC，EPS電機等

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

? 大功率電機：平衡車(chē)/獨輪車(chē)控制器、熱泵/制冰機等

? 能源：過(guò)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)應用，我們再從其它一些具體應用了解如何使用CH704芯片（具體應用可以點(diǎn)擊藍色鏈接）：

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

下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單說(shuō)明。

本例中，電流電壓轉換單元包括型號為CH704的線(xiàn)性電流傳感器芯片U1，線(xiàn)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(gè)輸入端與線(xiàn)性電流傳感器芯片輸出端(VOUT)相連，運放器另一個(gè)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(kāi)關(guān)控制端相連。線(xiàn)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(chǎng)信號轉化成電壓信號輸出，與第一電阻和第二電阻中間的電位進(jìn)行比較，比較結果通過(guò)運放器輸出，以此實(shí)現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)保護板電路介紹（ACS758/CH704應用案例）

傳統的BMS板設計的時(shí)候通常采用運放、MOS管等分立原件構成，原理復雜，成本高，不易調試、故障率高等缺點(diǎn)。

采用CH704芯片進(jìn)行隔離的測量輸出電流。CH704芯片將電流信號轉換成電壓信號輸入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(jìn)行放電處理是整個(gè)BMS板的核心動(dòng)作，當充電快充滿(mǎn)時(shí)，由于需要放電的電芯數目比較多，如果一直放電操作，這個(gè)時(shí)候LTC6803及相關(guān)電路會(huì )比較熱，為了降低溫度，我采取了分時(shí)平衡算法，利用電芯電壓不能突變，即某個(gè)時(shí)間段平衡電路開(kāi)始工作，另個(gè)時(shí)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(xiàn)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(gè)霍爾電流傳感器CS(A)、CS(B)、CS(C)，三個(gè)采樣電流處理電路D和一個(gè)數字信號處理器DSP。所述三個(gè)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(xiàn)路上，以檢測三相輸出電流。各個(gè)霍爾電流傳感器分別與相應的采樣電流處理電路連接，然后接至數字信號處理器，以將采集到的電流模擬信號轉換為電流數字信號再傳輸給數字信號處理器。

圖3 采樣電流處理電路的原理框圖。

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

圖4 驅動(dòng)板背面

功率板

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

2、ACS758LCB-050B (目前Allegro產(chǎn)品嚴重缺貨，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內部集成的陶瓷鋁基板表面。

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

電路包括有開(kāi)關(guān)電源輸出電流檢測模塊1、開(kāi)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(kāi)關(guān)電源中控制開(kāi)關(guān)管通斷的PWM波進(jìn)行脈寬檢測的PWM波脈寬檢測模塊4、用于對開(kāi)關(guān)電源中流經(jīng)開(kāi)關(guān)管的電流大小進(jìn)行檢測的開(kāi)關(guān)管電流檢測模塊5、以及用于對檢測數據進(jìn)行處理的處理器6，所述開(kāi)關(guān)電源輸出電流檢測模塊1檢測信號輸出端、開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)設備中的電流檢測方法

系統中電池（Bat）側 1 路輸入，輸出為三相三線(xiàn)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，儲能變流器交流側連接電網(wǎng)，直流側連接蓄電池。與電網(wǎng)調度系統配合，參與電網(wǎng)調壓調頻，實(shí)現對電網(wǎng)負荷的削峰填谷。根據選擇的運行模式，可對蓄電池進(jìn)行恒壓、恒流和恒功率充放電。

在離網(wǎng)運行中，儲能變流器直流側連接蓄電池，系統運行可輸出固定頻率和有效值的三相交流電壓，實(shí)現對交流側負荷的持續供電。

7,一種新型商用空調逆變器硬件電路方案的研究

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

8，汽車(chē)空調系統的核心——空調控制器及其關(guān)鍵元器件

空調控制器連接著(zhù)車(chē)內多個(gè)傳感器，能夠通過(guò)這些傳感器準確獲取車(chē)內環(huán)境。同時(shí)，控制器通過(guò)CAN與空調控制面板通訊，可以實(shí)時(shí)的獲取駕駛員對環(huán)境的要求。利用內部算法，通過(guò)CAN來(lái)控制空調壓縮機與空調PTC，鼓風(fēng)機并且通過(guò)控制風(fēng)門(mén)電機，閥門(mén)等執行器件，來(lái)達到對車(chē)內環(huán)境的精確控制。

詳細的空調控制器框圖如下：

9，車(chē)載燃料電池系統及其啟動(dòng)運行控制方法介紹（霍爾電流傳感器CH704200CT應用案例）

通過(guò)DC?DC轉換器的開(kāi)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)調節，實(shí)現了車(chē)載燃料電池系統在低溫啟動(dòng)、高溫運行及其切換過(guò)程中的升壓比與電流精度的多目標優(yōu)化控制，增強了車(chē)載燃料電池系統的環(huán)境適應性與可靠性。

數據采集單元進(jìn)一步包括：

溫度傳感器，分別設置于整車(chē)車(chē)廂內、電堆的冷卻液入口和冷卻液出口處，用于采集當前時(shí)刻的環(huán)境溫度，以及布設位置處的冷卻液水溫；

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

電流監測設備，設置于電堆、DC?DC轉換器之間，用于采集電堆的實(shí)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(dòng)汽車(chē)、車(chē)載充電器及其過(guò)流保護電路介紹

圖2是相關(guān)技術(shù)中車(chē)載充電器的電路拓撲圖；

圖3是根據本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的車(chē)載充電器的過(guò)流保護電路的方框示意圖；

根據本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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可以使用意瑞半導體的雙向電流霍爾傳感器CH704150CT。

審核編輯：湯梓紅