带有限流保护功能的霍尔电流传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，具体的说，是一种带有限流保护功能的霍尔电流传感器。

背景技术：

近年来，霍尔电流传感器产品因其良好的精度及线性度、检测电压与输出信号高度隔离、高可靠性、低功耗、维修更换方便等优点，广泛应用于航空、航天、通信、仪表、冶金及铁路等军品、民品领域。

闭环式霍尔电流传感器的工作原理如附图1所示，根据安培定律，原边被测电流I1*N1将产生与电流成正比的磁场B1，开口磁环气隙内的磁敏芯片直接测量B1的强弱，输出霍尔电压VH，VH经线性放大后产生一个补偿电流I2，I2再通过次级多匝绕组产生磁场，该磁场与初级被测电流产生的磁场正好相反，从而对原磁场进行补偿，磁补偿后聚磁线圈内的磁场保持平衡状态，I1N1＝I2N2，所以有：I2＝I1N1/N2，故当N1/N2确定后，I2正比于I1。当初级电流超过额定值甚至过载时，次级补偿电流因线性关系将同比例增加甚至过载，过大的补偿电流流经次级绕组，使得次级绕组功率损耗增大，发热严重，甚至会将绕组烧断；另外过大的电流亦会将传感器供电电压拉低，进而影响其他电路的正常工作。在很多应用中，要求霍尔电流传感器具有过载保护功能，即初级电流超过额定值时，其输出电流可以限制在某一固定值，不再随初级电流的增大而增大，进而保护聚磁线圈绕组不被烧坏，同时不会将传感器供电电压拉低进而影响其他电路正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种带有限流保护功能的霍尔电流传感器，在现有技术的闭环霍尔电流传感器电路的基础上增加一个限流保护电路，对外部供电电源的电流进行限制，当初级电流超过额定值或者过载时，通过限制供电电源的电流，使得霍尔电流传感器的输出电流被限制在一个设定值。

本实用新型通过下述技术方案解决上述问题：

一种带有限流保护功能的霍尔电流传感器，包括闭环霍尔电流传感器，所述闭环霍尔电流传感器的输出端串联有用于限制闭环霍尔电流传感器中次级绕组电流过大的限流保护电路，所述限流保护电路连接有外部供电电源。

进一步地，所述限流保护电路包括限流电阻和三端稳压器，所述限流电阻的第一端与所述闭环霍尔电流传感器的输出端连接，限流电阻的第二端与所述三端稳压器的电压输出端连接，三端稳压器的调整端连接限流电阻的第一端连接，三端稳压器的电压输入端连接所述外部供电电源。

进一步地，所述限流电阻采用多个电阻并联，所述电阻为固定电阻或可调电阻。

进一步地，所述限流电阻为可调电阻。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型通过使用简单的电路结构限制外部供电电源的电流，进而限制霍尔电流传感器次级输出电流，从而保护次级绕组线圈，避免其因功耗过大而损坏，且避免供电电源因输出大电流而被拉低进而影响其他电路正常工作。

附图说明

图1为现有技术中霍尔电流传感器原理图；

图2为本实用新型的原理框图；

图3为本实用新型的限流保护电路的原理图；

其中，U1-三端稳压器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图2所示，一种带有限流保护功能的霍尔电流传感器，包括闭环霍尔电流传感器，所述闭环霍尔电流传感器的输出端串联有用于限制闭环霍尔电流传感器中次级绕组电流过大的限流保护电路，所述限流保护电路连接有外部供电电源。

在原霍尔电流传感器电路的基础上增加一个限流电路，使其对供电电源的电流进行限制。当初级电流超过额定值或者过载时，供电电源的电流会增大，通过限制供电电源的电流，使得霍尔电流传感器的输出电流被限制在一个设定值，限制了次级绕组电流，保护次级绕组避免因过热而烧坏。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合附图3所示，所述限流保护电路包括限流电阻 R1和三端稳压器U1，所述限流电阻R1的第一端与所述闭环霍尔电流传感器的输出端连接，限流电阻R1的第二端与所述三端稳压器U1的电压输出端连接，三端稳压器U1的调整端连接限流电阻R1的第一端连接，三端稳压器U1的电压输入端连接所述外部供电电源。Vcc为外部供电电压，一般为+15V；三端稳压器U1为三端可调节输出正电压稳压器，本发明中采用芯片LM317，但不仅限于此芯片，三端稳压器U1输出电压可调，最大输出电流达1.5A，内部有电流限制及热过载保护功能；Vcc1为经过三端稳压器U1的输出电压，用于给后级电路即原霍尔电流传感器供电；限流电阻R1为限制电流调节电阻，可用于调节电流限值。电流限值可以表达为：

ILIMIT＝1.25V/R1 (1)

当霍尔电流传感器的初级电流逐渐增大时，由式(1)可知，次级线圈的电流I2亦同比例线性增大。当流经限流电阻R1的电流I2增大到一定值，使得R1 两端的电压超过1.25V时，即LM317的1脚与2脚之间的电压差超过1.25V时，LM317将调整内部开关管的工作状态，将流经的电流嵌位住，从而限制了次级绕组电流I2，保护次级绕组避免因过热而烧坏。

需要注意的是，R1的选值与封装，应考虑其功耗。R1的最大电流为ILIMIT，最大功耗为：

应保证其最大功耗不超过其允许值，且预留余量，可选择多个电阻并联，电阻可采用固定电阻或者可调电阻。

以下为基于本发明设计的DC300A转DC100mA直流霍尔电流传感器的测试数据，内部设置次级电流限制为250mA(R1为五个20欧姆电阻并联)，可以满足4倍甚至更高倍过载保护，其测试数据如下表所示：

表1：测试数据表

由结果可以看出，该霍尔电流传感器在三倍及四倍过载时，限流保护功能过载正常，次级输出电流被嵌位。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。