[JCE傳感器在通用變頻器中的應用]:導讀：本文介紹了霍爾電流傳感器在通用變頻器中的作用，分析了設置傳感器的類型、方式、目的和需求，并介紹了傳感器的工作原理及作用。現今，新型功率半導體器件進入電力電子領域后，交流變頻調速、逆變裝置、開關電...

本文介紹了霍爾電流傳感器在通用變頻器中的作用，分析了設置傳感器的類型、方式、目的和需求，并介紹了傳感器的工作原理及作用。

現今，新型功率半導體器件進入電力電子領域后，交流變頻調速、逆變裝置、開關電源等日漸普及，原有的電流、電壓檢出元件，已不適應中高頻的電流波形的檢測。為了自動檢測和顯示電流，并在過流、過壓等危害情況發生時具有自動保護和更高級的智能控制，就必須使用具有高速度，高精度的檢測、采樣和保護的霍爾電流傳感器。霍爾電流傳感器模塊，是近十幾年發展起來的測量控制電流、電壓的新一代工業用電量傳感器。
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????? 1、變頻器的基本工作原理及結構
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????? 本文所述的變頻器是指適用于工業通用電機和變頻電機的普通通用變頻器。此類變頻器由于工業領域的廣泛使用已成為變頻器的主流。
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????? 一般異步電機轉速與同步轉速存在一個滑差關系，調速的方法可改變電機定子頻率f、電機定子的繞組極對數P、轉差率S其中任意一種達到，對異步電機最好的方法是改變頻率f，實現調速控制。只要轉差率不太大，可以近似認為轉速n與f成正比，這就意味著連續平滑的改變電源頻率，就可以實現交流電動機大范圍的連續平滑調速。
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????? 由以上分析可知通用變頻器對異步電機調速時，輸出頻率和電壓是按一定規律改變的，在額定頻率以下，變頻器的輸出電流不變，輸出電壓隨輸出頻率升高而升高，即所謂變壓變頻調速（VVVF）。而在額定頻率以上，電壓并不變，頻率的變化和輸出電流成正比。
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????? 著變頻器應用越來越廣泛，變頻器的保護裝置顯得越來越重要。變頻器一般有過電流、過電壓、過載、缺相等保護，主要由不同功能的傳感器采樣到不同的模擬值，經過變換電路轉換成單片機適用的信號，由單片機來完成各種保護。其中電流傳感器在變頻器里的作用最為重要，通過它可以精確測定到當前變頻器的電流，對于變頻器的過電流、過載保護相當重要。
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2、霍爾電流傳感器在變頻器中的應用
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????? 在有電流流過的導線周圍會感生出磁場，再用霍爾器件檢測由電流感生的磁場,即可測出產生這個磁場的電流的量值。由此就可以構成霍爾電流、電壓傳感器。因為霍爾器件的輸出電壓與加在它上面的磁感應強度以及流過其中的工作電流的乘積成比例，是一個具有乘法器功能的器件，并且可與各種邏輯電路直接接口，還可以直接驅動各種性質的負載。因為霍爾器件的應用原理簡單，信號處理方便，器件本身又具有一系列的獨特優點，所以在變頻器中也發揮了非常重要的作用。
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????? 在變頻器中，霍爾電流傳感器的主要作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應時間短于1μs，因此，出現過載短路時，在晶體管未達到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護。
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????? 霍爾電流傳感器按其工作模式可分為直接測量式和零磁通式，在變頻器中由于需要精準的控制及計算，因此選用了零磁通方式。將霍爾器件的輸出電壓進行放大，再經電流放大后，讓這個電流通過補償線圈，并令補償線圈產生的磁場和被測電流產生的磁場方向相反，若滿足條件IoN1=IsN2，則磁芯中的磁通為0，這時下式成立：Io=Is(N2/N1)

式中，I1為被測電流，即磁芯中初級繞組中的電流，N1為初級繞組的匝數，I2為補償繞組中的電流，N2為補償繞組的匝數。由上式可知，達到磁平衡時，即可由Is及匝數比N2/N1得到Io。
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????? 霍爾電流傳感器的特點是可以實現電流的“無電位”檢測。即測量電路不必接入被測電路即可實現電流檢測，它們靠磁場進行耦合。因此，檢測電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測過程中，檢測電路與被檢電路互不景響。
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????? 3、霍爾器件在小功率變頻器上與電阻采樣方式的比較
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????? 現階段，小功率變頻器使用的電流檢測技術比較流行的有兩種，一種是采樣大功率精密電阻來進行電流采樣，通過運放電路輸入到MCU的檢測方法（簡稱電阻采樣方式），另一種是采樣霍爾傳感器方式，通過霍爾電流傳感器輸出的電壓信號，經過處理后輸入到MCU的檢測方法。（簡稱霍爾采樣方式）
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????? 電阻采樣方式的最大優點就是成本低，適用性好，可以根據不同情況來設計自己的電路，達到最佳效果。但是其缺點也很多，最主要的是響應速度慢，運算電路比較多，容易受到干擾，還有就是大功率精密電阻的溫漂很嚴重，在一些特定應用場合不適用。
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????? 霍爾采樣方式的優點是：響應時間短，溫漂小，檢測出來的電路線性度很好，而且外部應用電路簡單，可靠耐用，缺點就是價格偏高，而且體積偏大。
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????? 在小功率變頻器應用中，霍爾采樣方式有著明顯的優勢，隨著霍爾電流傳感器的不斷發展，出現了如ASIC模塊化的IC技術，霍爾器件內部電路的多功能化等等，使霍爾電流傳感器的體積不斷縮小，價格也越來越合理。通過不斷改進，霍爾電流傳感器在小功率變頻器里的優勢越來越明顯，應用也越來越廣泛。
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4、JCE霍爾電流傳感器在小功率變頻器里的應用優勢以及獨有技術
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????? ASIC技術
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????? ASIC（Application Specific Integrated Circuit ）是指在一塊專用芯片中集成電路, 實現完整的電路功能。從根本上說，ASIC是一種專為某種特定應用而制造的芯片。ASIC可以將需要許多芯片完成的工作集成到一個單獨的、體積更小、速度更快的模塊上，以減少制造和支持費用，同時提高了使用ASIC設備的速度。