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。