新型高频大功率开关电源的监测仪表
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:381
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前言
近年来高频大功率开关电源的应用空间日益扩展，要对设备的负载电流进行稳定可靠性监测，因此需要专门设计模块式高频大电流led数字显示面板表。
系统结构
面板表由作为前级的检测头加上后级的a/d模数转换与led数字显示部分组合而成。按照以往的技术，前级检测头只能采用大电流互感器以检测大电流的变化，然而不但体积大、功耗大、成本高、误差大，而且只适用于测量几十赫兹到1khz的电流，对高频(几千赫兹到几十千赫兹)的大电流(10a以上)变化的检测，从技术到工艺均难以实现。因而必须采用新型的hnc模块型磁平衡霍尔电流传感器作为前级检测头。其特点是应用霍尔效应对直流、工频、高频等各种波形的电流进行测量，并且是电隔的，其输出为电压信号，更具有精度高、功耗小、重量轻、使用方便可靠等优点。而后级a/d与led数字显示部分采用美国maxim公司产的max139/140型3位半a/d模数转换器芯片，其电路如图1所示。
组成与功能
hnc模块型磁平衡霍尔电流传感器的内部电路如图2所示，是由集磁环和霍尔磁敏元件、差分运算放大器a和由vp1与vp2组成的推挽功率放大输出及反馈补偿三部分组成。其测量电流范围为0～600a，电流频率可达50khz，线性度小于±0.1，响应时间小于1μs，失调电压漂移为±20mv，电源电压为±12v。
利用集磁环将初级电流i1产生的磁场收集后，作用于霍尔元件并产生电压信号ui加至运算放大器a，经放大到后级由vp1与vp2组成的推挽功率放大，其输出的补偿电流is流经补偿线圈n2。而补偿线圈产生的磁场与初级电流i1产生的磁场方向相反，因而补偿了初级磁场，使霍尔输出电压逐步减少，直到初次级(补偿)相等，不再增大，检测头处在磁平衡状态下，此时n1·i1和n2·is基本相等。而模块检测头的输出为vr，而vr=is·r，测量电阻r上的vr为：
vr=is·r=0.99n1i1/n2
而输出幅度根据需要可从0～5.5v任意调节。
a/d转换与led数字显示
以往的a/d模数转换与led数字显示多采用a/d模数转换电路再加上显示驱动器及led显示块的方法来实现，缺点是外围电路多、集成度低。本显示系统由max139/140与led显示块组成，电路见图1。其优点是只需一块芯片，无需外围显示驱动器电路。因为max139/140芯片除了本身是3位半a/d模数转换器外，芯片带有显示驱动器和电荷泵倒相器，倒相器可使芯片在+2.5～+7v单电源电压下测量正、负输入电压。max139/140的31脚与30脚为模拟信号输入，来自hnc模块3与4脚的输出信号电压，转换结果的最大值是±1999。max139/140可以作高质量基准电压源，无须外接带基准二极管，用一只大于 0.1μf基准电容能大大减少带宽，最终消除噪声。
结束语
该新型模块式高频大电流数字面扳表经现场反复使用，对1500w高频大功率高频开关电源的高频负载电流进行了长期监测，表明设备性能可靠，精度符合技术指标。
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前言
近年来高频大功率开关电源的应用空间日益扩展，要对设备的负载电流进行稳定可靠性监测，因此需要专门设计模块式高频大电流led数字显示面板表。
系统结构
面板表由作为前级的检测头加上后级的a/d模数转换与led数字显示部分组合而成。按照以往的技术，前级检测头只能采用大电流互感器以检测大电流的变化，然而不但体积大、功耗大、成本高、误差大，而且只适用于测量几十赫兹到1khz的电流，对高频(几千赫兹到几十千赫兹)的大电流(10a以上)变化的检测，从技术到工艺均难以实现。因而必须采用新型的hnc模块型磁平衡霍尔电流传感器作为前级检测头。其特点是应用霍尔效应对直流、工频、高频等各种波形的电流进行测量，并且是电隔的，其输出为电压信号，更具有精度高、功耗小、重量轻、使用方便可靠等优点。而后级a/d与led数字显示部分采用美国maxim公司产的max139/140型3位半a/d模数转换器芯片，其电路如图1所示。
组成与功能
hnc模块型磁平衡霍尔电流传感器的内部电路如图2所示，是由集磁环和霍尔磁敏元件、差分运算放大器a和由vp1与vp2组成的推挽功率放大输出及反馈补偿三部分组成。其测量电流范围为0～600a，电流频率可达50khz，线性度小于±0.1，响应时间小于1μs，失调电压漂移为±20mv，电源电压为±12v。
利用集磁环将初级电流i1产生的磁场收集后，作用于霍尔元件并产生电压信号ui加至运算放大器a，经放大到后级由vp1与vp2组成的推挽功率放大，其输出的补偿电流is流经补偿线圈n2。而补偿线圈产生的磁场与初级电流i1产生的磁场方向相反，因而补偿了初级磁场，使霍尔输出电压逐步减少，直到初次级(补偿)相等，不再增大，检测头处在磁平衡状态下，此时n1·i1和n2·is基本相等。而模块检测头的输出为vr，而vr=is·r，测量电阻r上的vr为：
vr=is·r=0.99n1i1/n2
而输出幅度根据需要可从0～5.5v任意调节。
a/d转换与led数字显示
以往的a/d模数转换与led数字显示多采用a/d模数转换电路再加上显示驱动器及led显示块的方法来实现，缺点是外围电路多、集成度低。本显示系统由max139/140与led显示块组成，电路见图1。其优点是只需一块芯片，无需外围显示驱动器电路。因为max139/140芯片除了本身是3位半a/d模数转换器外，芯片带有显示驱动器和电荷泵倒相器，倒相器可使芯片在+2.5～+7v单电源电压下测量正、负输入电压。max139/140的31脚与30脚为模拟信号输入，来自hnc模块3与4脚的输出信号电压，转换结果的最大值是±1999。max139/140可以作高质量基准电压源，无须外接带基准二极管，用一只大于 0.1μf基准电容能大大减少带宽，最终消除噪声。
结束语
该新型模块式高频大电流数字面扳表经现场反复使用，对1500w高频大功率高频开关电源的高频负载电流进行了长期监测，表明设备性能可靠，精度符合技术指标。
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相关技术资料
公网安备44030402000607
