2 采用霍爾電流傳感器作為開關電源的電流反饋傳感器
為了克服以電阻作為電流傳感器所產生的功耗，本文采用霍爾電流傳感器作為開關電源的電流傳感器。霍爾電流傳感器由磁芯、磁芯繞組、霍爾電極以及電壓放大器等組成，當被檢測電流流過磁芯繞組時，將在磁芯中產生磁場，磁場的磁感應強度將通過霍爾電極轉換為電壓，經過內部電壓放大器的放大和處理，以與被檢測電流成一定比例關系的電壓形式輸出。霍爾電流傳感器的構成有開環和閉環兩種形式，開環霍爾電流傳感器將霍爾電極的轉換電壓放大后的直接輸出，其電流容量大，但測量精度稍低；閉環霍爾電流傳感器采用磁平衡方式測量電流，測量精度高，線性度好，非常適合在開關電源中使用。閉環霍爾電流傳感器的結構如圖4所示，被測電流通過繞組后在磁芯中產生磁場，磁場使霍爾電極上產生電壓，此電壓經放大器放大后輸出，同時經補償繞組使磁芯中磁場得到平衡補償，保證輸出電壓UOUT與被測電流成嚴格的線性關系。

常用的TBC—DS系列閉環霍爾電流傳感器的引線框圖和傳輸特性如圖5所示。圖5(a)所示的霍爾電流傳感器引線中，I+1-3和I-1-3是被測電流的串入繞組引腳，其中，I+1和I-1是一個被測電流繞組的引腳，I+2和I-2、I+3和I-3也分別各是一個被測電流繞組的引腳。當3個被測電流繞組并聯時，霍爾電流傳感器的額定測量電流為IPN1；若將兩個繞組并聯再與一個繞組串聯時，霍爾電流傳感器的額定測量電流為IPN2；若將3個繞組相互串聯時，霍爾電流傳感器的額定測量電流為IPN3。3個額定測量電流間的關系為：IPN1=2IPN2=3IPN3。可見，通過3組被測電流繞組的不同接法，可以改變霍爾電流傳感器的額定測量電流值，擴展測量區間。VCC為電源引腳，電源電壓通常為5 V；GND是電源和傳感器輸出電壓的地；OUT是傳感器電壓輸出引腳。由5(b)所示的霍爾電流傳感器傳輸特性可見。當被測電流為0時，其輸出電壓UOUT=2．5 V；當被測電流不為0且方向為從，I+至I-時，輸出電壓UOUT>2．5 V，當被測電流不為0且方向為從I-至I+時，輸出電壓UOUT2．5 V。IPN和-IPN是霍爾傳感器的正負額定電流，當被檢測電流達到額定電流時，根據電流方向的不同，輸出電壓UOUT的值分別為3．125 V或1．875 V，即相對于2．5 V的中心值有±0．625 V的偏移。當被檢測電流值絕對值大于IPN時，霍爾傳感器仍可輸出與被檢測電流成線性關系的電壓值，直至被檢測電流達到霍爾傳感器的最大檢測電流IPmax。通常，IPmax>3IPN。

霍爾電流傳感器被測電流繞組的阻抗通常小于1 mΩ，串入被檢測電流回路后產生的功耗極小，可以忽略不計。以霍爾傳感器作為開關電源電流傳感器時，只需將霍爾電流傳感器的兩個被檢測電流接人端I+和I-串入電流回路中，取代原來的電流檢測電阻即可。但霍爾電流傳感器需要一個5 V的電壓供電，此電壓需要由開關電源提供。一般的開關電源控制器芯片均會提供一個5 V左右的參考電壓Vref輸出，如果電流容量允許，也可將此參考電壓作為霍爾電流傳感器的供電電壓。