闭环霍尔电流传感器的硬件电路设计.pdfVIP

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设

2018年第37卷第ll期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)73

计

与

～制一

、DOI：10．13873／J．1000-9787(2018)11-0073--04

造

闭环霍尔电流传感器的硬件电路设计

武旭，王林森，居鹏

(1．中国科学院等离子体物理研究所。安徽合肥230031；

2．中国科学技术大学合肥物质研究院，安徽合肥230062)

摘要：传统霍尔电流传感器测量范围小、准确度等级低、频率范围窄、响应速度慢，已不能满足实际工程

的需求。为了满足核聚变领域的需求，设计了一种零磁通霍尔电流传感器。基于零磁通的原理和特性，为

其设计了一种以脉宽调制(PWM)为核心的数字驱动电路，通过霍尔元件感应磁场，形成霍尔电压，经过放

大电路、积分调节电路、PWM产生电路、功率放大电路、反馈电路，最终形成二次侧的补偿电流，从而保证

霍尔元件处于零磁通状态。测试表明：设计的传感器的电流测量范围为+30kA，准确度等级为0．5级，频

率范围可以达到20kHz，响应时间在5s以内。

关键词：霍尔零磁通电流传感器；脉冲宽度调制；积分调节；功率放大；反馈电路

中图分类号：TH71文献标识码：B文章编号：1000-9787(2018)11--007304

DesignofhardwarecircuitofclosedloopHallcurrentsensor

WUXu，WANGLin—sen，JUPeng

(1．InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China；

2．HefeiMaterialResearchInstituteofChinaUniversityofScienceandTechnology，Hefei230062，China)

Abstract：TraditionalHallcurrentsensormeasuringrangeissmall，accuracyislow，rfequencyrangeisnarrow，

responseisslow，nowitcan’tmeettheneedsofpracticalengineering．Inordertomeetthedemandforthefieldof

nuclearfusion，akindofzerofluxHallcurrentsensorisdesigned．Basedontheprincipleandprope~iesofzero

flux，akindofdigitaldrivingcircuitusingpulsewidthmodulation(PWM)asthecoreisdesigned，throughHall

elementinducesmagneticfieldtoofrmHallvohage，afteramplificationcircuit，integralregulationcircuit，PWM

generationcircuit，poweramplificationcircuit，feedbackcircuit，eventuallyformsecondarysidecompensation

current，thusensureHallelementinastateofzero—flux．Testshowthatcurrentmeasuringrang