LT208-S7/SP1 LT208-S7闭环电流传感器西安浩南电子

LT208-S7/SP1   LT208-S7
测量电流200A
闭环电流传感器
电流信号输出
高可靠传感器


LEM系列电流传感器选型
名称额定
电流
A副边
输出总体精度技术
类型
LT208-S7200100mA0.5闭环
LA200-P200100mA0.4~1.5闭环
LA205-S200100mA0.4~1.5闭环
BLF200-S72004V见
线性度表开环

开环电流霍尔传感器

图7闭环与开环电流霍尔传感器原理图
如图7所示，闭环霍尔电流传感器是用霍尔器件作为核心敏感元件、用于隔离检测电流的模块化产品，其工作原理是霍尔磁平衡式的(或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式)。当电流流过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流的大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线性关系，因此，可以用测得的输出信号，直接反应导线中电流的大小。
考虑到系统对霍尔电流传感器精度的要求，因此选择传感器时着重考虑闭环类型的霍尔电流传感器，经过反复比较适用的余下几款传感器参数，以及咨询LEM公司的技术支持，在性能和性价比之间做了佳的折中，终选定LT208-S7型的霍尔电流传感器。其具体性能参数如下：
原边额定电流有效值IPN：200A
原边电流测量范围IP：0～±300A
副边额定有效值电流为IS ：100mA
转换率KN＝NP ：NS为：1：2000
测量电阻RM：0～73欧姆(±15供电)
总精度：±0.5％
线性度：小于0.1％
反应时间：小于500ns
响应时间：小于1us
di/dt跟随精度：大于100A/us
如常规电流传感器一样，该传感器都有正极(+)、负极(-)、测量端(M)及地(0)四个管脚， 本设计中通过四芯插座接线至控制PCB板。


图8 系统中霍尔传感器接线图
电流传感器的应用计算公式如下：
NP×IP = NS×IS 计算原边或副边电流；VM = RM×I 计算测量电压；(RM为采样电阻)
VS = RS×IS 计算副边电压；
VA = ?E + VS + VM 计算供电电压。
本设计中，在给定供电电压VA的情况下，计算测量电压VM和测量电阻RM：
假设：供电电压VA=±15V
根据上述公式得：
测量电压VM=5V；
测量电阻RM=VM/IS =50Ω；
副边电流IS=0.1A。
所以当我们选用50Ω的精密测量电阻时(注意：测量电阻选择一定要考虑其温度系数，尽量选择温漂小、高精度的电阻)，在传感器测量电流值达到额定电流200A时，其输出电流信号为100mA ，测量电压为5V。 因为系统中采用16位富士通单片机自带的10位A/D转换器，其采样范围在0～5V之间，本系统设计的大输出电流为200A，因此选用50欧姆采样电阻适宜于本设计。
为提高采样精度，安装霍尔传感器时我们着重注意了以下四点：
1、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏；
2、原边导线尽可能完全填满传感器内孔，尽量不要留有空隙；
3、需要测量的电流完全对应于传感器的标准额定值；
4、为防止干扰，在霍尔传感器的供电电源端和地端单独并接一只0.1uF的退耦滤波电容。
　　5 总结
　　本系统实验波形是由泰克的TDS5054B示波器(带宽1GHz)精确测量的，如下图9、10、11所示：其中，图9中通道1波形为输出电流波形曲线，通道2波形为莱姆霍尔电流反馈采样电阻上的电压波形曲线。通道1每格为50安培，通道2每格为5伏；由图9可以看出，在输出电流变化时莱姆霍尔电流采样不但能即时跟随输出变化，而且采样精度非常高。在图10中，同样通道1波形为输出电流波形曲线，通道2波形为霍尔电流反馈采样电阻上的电压波形曲线。通道1每格为50安培，而通道2每格为1伏；由图10可以看出，通过在宽负载范围中输出电流变化大范围变化时，莱姆霍尔电流采样能即时跟随输出变化，具有很好的线性度。

图9 霍尔反馈跟随输出电流变换特性


图10 宽负载范围内霍尔反馈跟随输出特性

图11 输出电流波形与霍尔反馈采样值
在图11中，通道1波形同样为输出电流波形曲线，通道2波形为霍尔电流反馈采样电阻上的电压波形曲线。通道1每格为50安培，而通道2每格为5伏；而由图11可以看出，在正常焊接时恒定负载，霍尔电流采样值基本恒定，从而输出的波形完全符合逆变电源恒流特性的输出设计要求。
本设计采用数字化的PI和数字化的PWM调制。充分利用数字化PI的优势，设计的PI调节器参数在控制中灵活可变，使得电源在全负载区间内均能获得良好的性能。数字化控制实现了焊接过程信息实时提取处理，而且对电流输出波形有很好的控制，减少飞溅，提高稳定性、焊接质量和速度。
在数字化的主控系统中配合数字化的PWM，就避免了D/A转换环节，也提高了精度。另外，采用FPGA不仅可以实现数字化的PWM，还可以实现一般的数字电路功能，这就大大减小了控制板的面积和外扩元器件的数量，同时也使得系统的可靠性得以提高。
但是，从设计中也发现数字式PWM控制也存在不足，即数字式PWM以计数器当定时器，因此存在分辨率的问题，数字式PWM的定时器采用数字计数器，即若数字计数器的位数为N(即计数值周期为N+1；计数值周期不含时间概念，只有数值概念)，则计数脉冲时钟的频率即为数字PWM的分辨率，而数字式PWM的分辨率就是其占空比可变化的小值。用公式表示为：若计数器的计数值周期为N+1，则数字PWM的分辨率为：D=1/(N+1)。模拟式控制时的PWM理论上可以为占空比区间内的任意值，不存在分辨率的问题，而数字式的PWM占空比为离散化的。
　　6结束语
　　在本系统应用中，霍尔电流传感器能正确响应被测量并转换成相应输出量，对系统的质量起决定性作用。电量传感器(包括电流和电压传感器等)，在各个领域被广泛应用于电流、电压测量。电量传感器是安装在系统内部的核心部件，对整个系统和设备的性能与安全起着至关重要的作用。
源自瑞士的LEM以电流电压传感器行业开拓者及革新者在业界著称，LEM于2006年1月开始对其产品提供5年质保，这一举措充分彰显了LEM对其产品品质的信心。
在本系统研发的过程中，莱姆(LEM)公司周到的服务和完善的售后技术支持，以及其快捷的供货和优质的产品性能都给我们留下了深刻的印象，让我们深深领略了品牌的魅力。