国庆期间,我国固态电池技术迎来重要突破。中国科学院物理研究所黄学杰团队联合多家科研机构,共同研发出一种基于“阴离子调控”的全固态锂电池界面技术。这项技术有效解决了固态电解质与锂电极接触不良的难题,为高能量密度电池的量产化奠定了基础,同时也为电动车实现更高倍率快充提供了可能。
随着电池充电速度的提升,充电桩的供电能力也面临新的挑战。华为、比亚迪等企业近期纷纷推出兆瓦级液冷超充方案,其系统电压达到1000V,单枪电流超过1000A,功率密度再创新高。这对充电桩的电流检测精度提出了更高要求,特别是在PFC(有源功率因数校正)模块的电流检测环节。
PFC电路是充电桩AC/DC转换模块的前级,通过调整输入电流波形与电压同步,提高功率因数并减少谐波污染。在三相交错式PFC结构中,电流测量点主要分为两类:一是DC侧的电感电流,用于电流环控制;二是AC侧的输入总电流,用于保护和功率监测。这些测量点的电流范围从几安培到几百安培不等,要求传感器具备高带宽、强绝缘性和快速响应能力,同时还要能承受PFC模块工作时产生的高温环境。
针对这些需求,芯森电子推出的AN3V系列开环霍尔电流传感器展现出独特优势。该系列采用板载焊接型封装,可直接焊接在功率板或控制板上,省去了传统穿孔式传感器的穿线步骤,大幅缩小了体积并提高了集成度。其输出端可直接连接主控ADC通道,减少了外部接线,降低了信号干扰。
以AN3V200型号为例,其额定测量电流为±200A,峰值可达±375A,完全覆盖大多数充电桩PFC应用场景。对于更高功率的PFC模块,可通过并联多个传感器或定制更高量程的型号来满足需求。该传感器的带宽为250kHz,响应时间仅2.5µs,能够满足PFC电路的高频采样需求。其精度达到±1%,非线性误差≤0.5%,交流耐压4.3kV/1min,爬电距离大于8mm,符合国际安全标准。
在实际应用中,AN3V传感器适合放置在电感回路出口或整流桥与MOSFET之间,这些位置的信号干扰较小,dv/dt较低。例如,在一个30kW的PFC模块中,输出电压800V,电流约37A RMS,峰值50A,选用AN3V80或AN3V100型号即可满足需求。其功耗仅为0.53W,热量极低,可依靠PCB铜层自然散热。
在三相交错结构中,每路电流通常在几十安量级,AN3V传感器能够轻松胜任闭环控制与保护任务。配合简单的RC滤波电路(1kΩ + 4.7nF),输出信号可直接送入DSP或MCU的高速ADC,实现实时电流采样。这种设计不仅简化了电路布局,还提高了系统的可靠性和稳定性。
与传统的电流检测方案相比,AN3V传感器在体积、集成度和抗干扰能力方面具有明显优势。其板载焊接型封装减少了外部接线,降低了信号路径的干扰;高带宽和快速响应能力满足了PFC电路的高频采样需求;良好的绝缘性能和温度稳定性确保了高压环境下的安全运行。
在实际工程应用中,需要注意保持电流路径尽可能短,原边铜层应宽厚以避免额外引线环路。供电部分应采用隔离5V电源,副边信号线需进行屏蔽处理。同时,应加入RC滤波、TVS保护和共模扼流圈,以抑制高频尖峰。采样速率方面,ADC应不低于500kS/s,滤波截止频率约为两倍开关频率。在满载运行测试中,需确保PCB铜层温升小于20℃,以保证系统的长期稳定性。