表2 LEM系列电流传感器选型
名称额定
电流
A副边
输出总体
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，这磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线关系，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，在能和价比之间做了*的折中，zui终选定LT208-S7型的霍尔电流传感器。其具体能参数如下：
    原边额定电流值IPN：200A
    原边电流测量范围IP：0～±300A
    副边额定值电流为IS ：100mA
    转换率KN＝NP ：NS为：1：2000
    测量电阻RM：0～73欧姆（±15供电）
    总：±0.5％
    线度：小于0.1％
    反应时间：小于500ns
    响应时间：小于1us
    di/dt跟随：大于100A/us
    如常规电流传感器样，该传感器都有正（+）、负（-）、测量端（M）及地（0）四个管脚， 本设计中通过四芯插座接线至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：测量电阻选择要考虑其温度系数，尽量选择温漂小、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zui大输出电流为200A，因此选用50欧姆采样电阻适宜于本设计。
  为提采样，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、原边导线尽可能填满传感器内孔，尽量不要留有空隙； 
3、需要测量的电流对应于传感器的额定值；
4、为防止干扰，在霍尔传感器的供电电源端和地端单并接只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）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。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，具有很好的线度。             
 
图9 霍尔反馈跟随输出电流变换特
 
 
图10 宽负载范围内霍尔反馈跟随输出特

                         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，从而输出的波形逆变电源恒流特的输出设计要求。
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调节器参数在中灵活可变，使得电源在负载区间内均能获得良好的能。数字化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，减少飞溅，提、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，也提了。另外，采用FPGA不可以实现数字化的PWM，还可以实现般的数字电路功能，这就大大减小了板的面积和外扩元器件的数量，同时也使得系统的得以提。
    但是，从设计中也发现数字式PWM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zui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作用。电量传感器（包括电流和电压传感器等），在各个领域被应用于电流、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能与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*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，以及其快捷的供货和的产品能都给我们留下了深刻的印象，让我们深深领略了的魅力。