0-50A-400A霍尔电流传感器应用案例分享

霍尔电流传感器常用于电机控制、逆变电路、开关电源、过电流故障保护等应用场景中检测电路中的电流，包括0-400A电流检测应用广泛。工程师非常关心如何正确使用霍尔电流传感器来检测电流。让我们分享一些案例来学习如何使用霍尔电流传感器。

我们将电流检测分为0-500A和50-400A两个范围。

下文只介绍概要，点击案例标题可以直接进入该案例全文。

首先介绍0-50A应用案例：

1、2D基于数字伺服阀控制器的设计ACS712(CH701)电流采样模块的设计

图1 2D数字阀电机械转换器的控制原理

电流采样模块设计

电流采样一般采用电阻串入电路，通过安培定理检测电阻上的压降来获得流过电阻的电流。采样电阻精确，电阻小，一般为0.01～0.1Ω左右。由于检测到的电流幅值较大，所需采样电阻的功率和体积也较大。为了减小控制器的体积，本设计采用了ACS712(或国产芯片CH701)线性霍尔电流传感器。传感器内部集成有高精度、低偏置和线性霍尔传感器。当霍尔传感器检测到铜导路径电流产生的磁场时，将其转化为比例电压。采样得到的输出电压，需要经过放大器的变换，输入到DSP的AD模块。电流采样模块主要用于采样步进电机的两相电流，从而形成电流闭环，提高控制精度和响应速度。

2.工频风力发电储能逆变电路中的电流检测(霍尔电流传感器)ACS712/CH701应用案例）

工频风力发电储能逆变电路包括电压检测电路、电流检测电路、充电电路、发电电路、控制电路、逆变电路LED显示电路、报警电路和输出电路，发电电路将电能传输到充电电路，电流检测电路和电压检测电路负责收集充电电路的电流和电压，控制电路向充电电路提供信号，向逆变电路提供电能，逆变电路向LED充电电路包括显示电路、报警电路和输出电路BUCK降压电路、辅助电源电路、驱动电路和控制电路。

电压检测电路通过电阻检测从发电电路输出的电压Ra和电阻Rb1采集电压，采集的电压信号通过四路操作放大器放大输出到控制电路，四路操作放大器的型号为LM248DR，电流检测电路采集发电电路的电流，IPO端口为电流检测端口，将检测到的电流输入控制器电路I/O端口进行A/D转换，电流检测电路采用的芯片型号为CH701驱动电路由控制电路通过I/O口输出PWM信号，对MOS管进行开/关控制。

三、霍尔电流传感器ACS712/ACS724/CH701应用于物联网智能光伏电路

电流检测电路、电压检测电路；

电流检测电路由ACS712/20A芯片组成(或国产芯片)CH701)芯片的7管脚连接到主芯片的26端口，1管脚的第一引线连接到太阳能电池板P1管脚，第二引线接电压检测电路，2管脚接法与1管脚接法相同，3管脚接法所述MOS管道泄漏极，4管脚与3管脚接地，5管脚接地，6管脚通过电容C9接地，8管脚接5V电压设置去耦电容C由放大器组成的检测电路U1A组成，通过采样放大提供给主芯片，放大器U1A主芯片8管脚的1管脚。

本方案基于BUCK电路光伏电池的最大功率点跟踪变换电路，将太阳能转换存储在电池中。主芯片采集电路电压和电流值PWM控制端口，达到将光能储存为电能的目的。光伏电池电压高，通过BUCK电路降压，然后给电池充电，电路中最大功率跟踪控制，能量变化的功率最大化；采用物联网技术和OLED显示设备可以实时检测和反馈光伏板的运行状态；当光伏板异常运行和损坏时，可以快速定位并及时维护。

四、霍尔电流传感器ACS712/CH701应用于电动方向盘电机驱动控制器

霍尔电流传感器IC通过霍尔效应检测电流的大小，输出2 .5V为基准电压值，Vout电压值通过高精度电阻分压。通过二极管后，进入主控芯片DSP的AD采集引脚进行AD二极管保护转换。

图4 电流采样及处理电路原理图

在这种情况下，电动方向盘电机控制驱动器配备了电流保护电路。电流保护设计为过流保护，防止电流过大损坏元件。电路如图5所示。永磁同步电机绕组中电流保护电路的电流峰值超过功率管MOSFET当额定电流达到比较器时，LM339设定值时，输出低电平信号Fault信号给综合故障电路，触发三态输出总线接收器产生高电平，动作输出关闭信号，关闭电源开关，保护电源开关管，避免损坏电源设备。

5.意瑞半导体霍尔电流传感器CH701/CH701W用于电动汽车模式2充电的装置

由于IC-CPD 单相交流电路电压不超过25V，最大充电电流不超过166A 额定频率优选值为50Hz、60Hz或50/60Hz。工作电压大于250V，额定电流大于1.5倍充电电流的汽车级电流传感器检测电路中的电流。由于充电模式2的整体结构较小，需要结构较紧凑的霍尔电流传感器来实现此功能。

目前，意瑞半导体（上海）有多种汽车级霍尔电流传感器可以满足要求，建议使用以下两种系列产品：

检测5A到70A直流或交流电流。

检测5A到50A芯片霍尔电流传感器通常用于直流或交流电，如

CH701电流传感器IC，它是工业、汽车、商业和通信系统中交流或直流电流传感的经济和准确的解决方案。小包装是有限空间应用的理想选择，节省了电路板面积的成本。典型的应用包括电机控制、负载检测和管理、开关电源和过流故障保护。

参考文章霍尔传感器芯片？

6.介绍智能变频电动执行器的电流检测电路(霍尔电流传感器ACS712/CH701应用案例）

采用ACS712/CH701霍尔电流传感器芯片为电流输入和电压输出。根据磁场强度感应原理，将芯片直接串联到直流母线中，检测母线电流，输出线性电压信号。这样的优点是芯片直接串联在电流电路中，外围电路简单可测交直流电流；无需检测电阻，内置mo级路径内阻；单电源，原边无电源，强弱电隔离；安全可靠，精度远高于原检测方法。

7.数字智能电机驱动方法(霍尔电流传感器)ACS712/CH701应用案例）

三相功率桥式电路由三个耐压不小于1200V，过电流能力不小于4000A的SiC MOSFET桥式电路母线上的并联容值不小于100uF，耐压不小于1200V无极电容器。

利用过流保护电路SiC MOSFET结合功率驱动芯片的输出特性BM6104?FV内置的去饱和检测电路可以通过调整分压电阻值来确定过流电流对应的泄漏电压。由于去饱和电压与功率电流有相应的关系，可以通过SiC MOSFET限流电流的大小由负载特性决定，案例中的设计值为120A。

采样电路采用电流隔离，ACS712（或CH701)隔离电流采样芯片，采样电源输入的电流，通过PWM调制电路，调制成PWM数字处理平台通过差分接口电路输出实时监控电流。

8、汽车刹车灯故障报警装置介绍(霍尔电流传感器ACS712/CH701应用案例）

包括一个电流检测模块ACS712（或CH701型电流传感器U1.报警触发模块包括一个LM393型电压比较器和一三极管Q；ACS712/CH701型电流传感器U将正极电流输入端连接到制动灯开关后，负极电流输入端接地，模拟电压输出端通过警示灯D连接LM393型电压比较器UA通道负输入端和B通道正输入端；LM393型电压比较器U2的A通道输出端和B通道输出端连接三极管Q的基极，三极管Q的发射极接地，集电极连接接口模块J的第三引脚，接口模块J的第一引脚连接12V连接车身塔铁的电源和第二引脚；

ACS712/CH701型电流传感器U1电压输入端与电压比较器的电压输入端连接5V电源，LM393型电压比较器UA通道正输入端通过电阻R1连接5V电源并通过电阻R2接地，LM393型电压比较器U2B通道负输入端通过电阻R3连接5V电源并通过电阻R4接地，三极管Q的基极同时通过电阻R5连接5V电源。

9.多功能智能插电板电路介绍(霍尔电流传感器)ACS712/CH701应用案例）

包括电流检测电路ACS712（或CH701)芯片，芯片IP-引脚接入继电器电路，VCC引脚一方面电容引脚C7后接地，另一方面接入主控电路的电源端，OUT引脚一方面经过电阻R6、电阻R7后接地，FIL引脚经电容C6接地，电阻R6和电阻R公共端接入主控电路。

继电器电路中的继电器K1与二极管D并联，继电器K二极管通过开关与插电板本体连接D正极接入三极管T集电极，三极管T1发射极接地，基极经电阻R接入主控电路。

10.数字交流闭环调压器设计(霍尔电流传感器)ACS712/CH701应用案例）

ACS712/CH701过流保护电路包括ACS712/CH701芯片、电容C8、C9、限流电阻R以及发光二极管LED3，电容C8一端与LED阴极连接并接地，C8芯片的另一端VCC脚；电容C9连接芯片的一端FILTER脚，C9另一端接地；发光二极管；LED3阴极接地，LED三阳极通过限流电阻R9接到芯片的VCC脚，ACS712/CH701芯片采用5V供电电源；A芯片的GND脚与单片机采样控制电路中的单片机地；芯片的VIOUT脚作为芯片的ADC输出口接单片机采样控制电路中单片机的PA3脚，芯片的两个IP+脚直接相连并接到功率主电路中MOS管漏极，两个IP-脚直接相连并连接到功率主电路中整流桥输出端。

下面介绍50-400A的应用案例：

1，一种自动切换过流保护模块的热泵装置保护电路介绍（ACS758/CH704应用案例）

下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。

本例中，电流电压转换单元包括型号为CH704的线性电流传感器芯片U1，线性电流传感器芯片输入端(IP+、IP-)与市电输入端相连，比较单元包括第一电阻R1、第二电阻R2以及运放器A1，第一电阻与第二电阻串联在电源端与地之间，运放器一个输入端与线性电流传感器芯片输出端(VOUT)相连，运放器另一个输入端接在第一电阻与第二电阻之间，运放器输出端与模拟开关控制端相连。线性电流传感器芯片CH704中配置有霍尔传感器，霍尔传感器将电流所产生的磁场信号转化成电压信号输出，与第一电阻和第二电阻中间的电位进行比较，比较结果通过运放器输出，以此实现对市电输入端输入电流的检测及判断。

2,大功率锂电池组BMS(电池管理系统)保护板电路介绍（ACS758/CH704应用案例）

传统的BMS板设计的时候通常采用运放、MOS管等分立原件构成，原理复杂，成本高，不易调试、故障率高等缺点。

采用CH704芯片进行隔离的测量输出电流。CH704芯片将电流信号转换成电压信号输入nrF51822芯片的A/D引脚。CH704的4 ,5串入电池的输出，4脚接+，5脚接-。

对超限电芯进行放电处理是整个BMS板的核心动作，当充电快充满时，由于需要放电的电芯数目比较多，如果一直放电操作，这个时候LTC6803及相关电路会比较热，为了降低温度，我采取了分时平衡算法，利用电芯电压不能突变，即某个时间段平衡电路开始工作，另个时间段关闭平衡电路，这样既使电芯电压平衡了，而且平衡电路部分温度升高的量很少。

3,霍尔电流传感器ACS758/ACS770/CH704应用于三相四桥臂逆变器的电流检测装置

霍尔电流传感器的两电流检测脚串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，所述霍尔电流传感器的信号输出脚连接采样电流处理电路。

霍尔电流传感器可以采用Allegro公司的ACS758或ACS770芯片，也可以采用意瑞半导体的国产芯片CH704.

                                  图1 装置原理图。

图2  霍尔电流传感器的安装位置示意图。

三个霍尔电流传感器CS(A)、CS(B)、CS(C)，三个采样电流处理电路D和一个数字信号处理器DSP。所述三个霍尔电流传感器分别串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，以检测三相输出电流。各个霍尔电流传感器分别与相应的采样电流处理电路连接，然后接至数字信号处理器，以将采集到的电流模拟信号转换为电流数字信号再传输给数字信号处理器。

图3 采样电流处理电路的原理框图。

4,通用“别克蓝”智能电驱系统关键元器件分析——霍尔电流传感器ACS758（CH704）在其中的应用

图4  驱动板背面

功率板

1、FS50R07W1E3_B11A  (650V,50A),Infineon；

2、ACS758LCB-050B (目前Allegro产品严重缺货，可以选用国产替代产品CH704)

3、R75 MKP (0.33uF,250V) ，Arcotronics；

4、SUYIN针座；

5、IGBT内部集成的陶瓷铝基板表面。

5,用于监测开关电源工作状态的电路（霍尔电流传感器ACS758/CH704的应用案例）

电路包括有开关电源输出电流检测模块1、开关电源输出电压检测模块2、用于检测环境温度的温度检测模块3、用于对开关电源中控制开关管通断的PWM波进行脉宽检测的PWM波脉宽检测模块4、用于对开关电源中流经开关管的电流大小进行检测的开关管电流检测模块5、以及用于对检测数据进行处理的处理器6，所述开关电源输出电流检测模块1检测信号输出端、开关电源输出电压检测模块2检测信号输出端、温度检测模块3检测信号输出端、PWM波脉宽检测模块4检测信号输出端、开关管电流检测模块5检测信号输出端分别与所述处理器6连接。

开关电源输出电流检测模块1采用芯片型号为ACS758（或使用国产芯片CH704)的电流传感器U1，电流传感器U1的第4引脚作为检测电流输入端，第5引脚作为检测电流输出端，第3引脚作为所述开关电源输出电流检测模块1的检测信号输出端与所述处理器6连接。

6,储能双向变流器（PCS)设备中的电流检测方法

系统中电池（Bat）侧 1 路输入，输出为三相三线制输出，主功率原理框图如图所示：

储能变流器支持并网和离网两种运行模式。

在并网运行中，储能变流器交流侧连接电网，直流侧连接蓄电池。与电网调度系统配合，参与电网调压调频，实现对电网负荷的削峰填谷。根据选择的运行模式，可对蓄电池进行恒压、恒流和恒功率充放电。

在离网运行中，储能变流器直流侧连接蓄电池，系统运行可输出固定频率和有效值的三相交流电压，实现对交流侧负荷的持续供电。

7,一种新型商用空调逆变器硬件电路方案的研究

由于空调压缩机内部的高温、腐蚀性环境无法安装位置传感器， 压缩机逆变器需要采用无位置传感器的控制方法。在无传感器控制方法中，电动机相电流有效检测是提高控制性能的重要环节。常见三种不同的采样方式，如图2所示。

8，汽车空调系统的核心——空调控制器及其关键元器件

空调控制器连接着车内多个传感器，能够通过这些传感器准确获取车内环境。同时，控制器通过CAN与空调控制面板通讯，可以实时的获取驾驶员对环境的要求。利用内部算法，通过CAN来控制空调压缩机与空调PTC，鼓风机并且通过控制风门电机，阀门等执行器件，来达到对车内环境的精确控制。　　

详细的空调控制器框图如下：　　

9，车载燃料电池系统及其启动运行控制方法介绍（霍尔电流传感器CH704200CT应用案例）

通过DC‑DC转换器的开关频率的切换（低‑高），基于电流环与流量环的双闭环调节，实现了车载燃料电池系统在低温启动、高温运行及其切换过程中的升压比与电流精度的多目标优化控制，增强了车载燃料电池系统的环境适应性与可靠性。

数据采集单元进一步包括：

温度传感器，分别设置于整车车厢内、电堆的冷却液入口和冷却液出口处，用于采集当前时刻的环境温度，以及布设位置处的冷却液水温；

流量压力一体传感器，分别设置于空压机的输入端、电堆的空气入口、氢气入口处，用于采集布设位置处通流气体的流量和压力；

电流监测设备，设置于电堆、DC‑DC转换器之间，用于采集电堆的实际输出电流，电流采集使用霍尔电流传感器CH704200CT；

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