芯森AN3V霍尔传感器：为充电桩安全升级，提供可靠的过流防护

芯森AN3V霍尔传感器：为充电桩安全升级，提供可靠的过流防护

随着电动汽车的快速普及，充电桩作为电动汽车的“加油站”随处可见，小到自家车位上的交流慢充，大到专业的快充电场。充电桩在给电动汽车长时间慢充或者快速、高功率充电的过程中，可能面临过流、短路、接地故障等风险，这些隐患可能导致设备损坏、火灾，甚至威胁人身安全。2025年上半年，新能源车充电安全事故同比增长40%（来源：应急管理部）。据统计，超过30%的充电桩故障源于电流异常未能及时切断，本文将深入探讨充电桩的过流风险，对比主流过流保护方案，让大家对充电桩的安全保驾护航有个参考。

 

1. 充电桩的工作原理与过流隐患

其核心功能是将电网电能安全高效地输送至车辆电池。根据充电方式不同，主要分为两类：

‌交流慢充（AC）

使用220V家用电压，通过车载充电机（OBC）转换电能，充电速度较慢（6-8小时充满），适合夜间停放时使用‌。

充电过程通过低压试探确认安全后，分恒流、恒压两阶段完成，类似"先大口吃再小口吃"的智能调节‌。

‌直流快充（DC）‌

直接输出380V高压直流电，充电桩内置功率转换模块，最快30分钟可充至80%电量‌。

需严格握手协议验证车辆身份，并实时监测电池状态（电压、温度等），防止过充或热失控‌。

不论是交流慢充，还是直流快充，在此过程中，电流可能因以下原因异常升高：

• 电池故障：电池内部短路或绝缘老化导致充电电流骤增。
• 线路老化：充电线缆或接头接触不良，引发局部过热和过流。
• 外部短路：充电枪插头短路或误操作导致瞬时大电流。
• 电网波动：电压不稳定引发充电电流波动。

一旦过流未被及时切断，可能导致：

• 设备损坏：充电模块、电缆烧毁。
• 火灾风险：高温引燃周围可燃物。
• 安全事故：触电或爆炸风险。

1. 充电桩对过流保护的要求

理想的过流保护方案需满足以下条件：

• 高精度：能够实时监测微小电流变化。
• 快速响应：毫秒级切断异常电流。
• 高可靠性：在极端温度、湿度、电磁干扰下稳定工作。
• 小型化：适应充电桩内部紧凑的空间布局。
• 高绝缘：满足高压环境下的安全标准。

1. 主流过流保护方案对比

目前，充电桩常采用以下几种过流保护方案，各有优缺点：

 

 

 

 

 

方案	原理	优点	缺点	适用场景
保险丝	电流过大时熔断	成本低、简单可靠	需更换、响应慢、无法实时监测	低端充电桩
热继电器	电流过大时热元件变形触发开关	可复位、成本适中	响应慢（秒级）、精度低	工业设备
电磁式继电器	电流过大时电磁铁吸合断开回路	可靠性高、寿命长	体积大、响应时间较长（~50ms）	中端充电桩
分流器+运放	通过电阻采样电流，运放放大信号	高精度、可实时监测	需接触高压、功耗大、绝缘难	实验室或高端设备
霍尔传感器	非接触式磁场检测电流	高精度、快速响应、高绝缘、小型化	成本较高	高端充电桩、新能源设备

AN3V vs. 传统方案：为什么它更适合充电桩？

指标	AN3V霍尔传感器	分流器+运放	电磁式继电器	保险丝/热继电器
响应时间	2.5μs	100μs~1ms	50ms	秒级
精度	±0.5%	±1%	±5%	无实时监测
绝缘性能	4.3kV耐压	需额外绝缘设计	高	中
体积	小型化（17.09×13.3mm）	中等	大	小
功耗	低（6.5mA@3.3V）	高	中	无
可靠性	高（-40°C~105°C）	中	高	低（需更换）
成本	中高	高	中	低
适用场景	高端充电桩、新能源设备	实验室、高精度设备	中端充电桩	低端充电桩

对比分析

• 保险丝和热继电器虽然成本低，但无法实时监测电流，且响应时间长，难以满足高功率充电桩的需求。
• 电磁式继电器可靠性高，但体积庞大，不适合紧凑型充电桩。
• 分流器+运放方案精度高，但需直接接触高压回路，绝缘设计复杂，安全风险大。
• 霍尔传感器凭借非接触式测量、毫秒级响应、高绝缘性能，成为高端充电桩的理想选择。

1. AN3V在充电桩中的应用

1 安装部署

• AN3V安装在充电桩的PCB主板上，原边引脚（5、6、7）连接到母排或宽铜箔，副边引脚（1、2、3、4）连接到控制芯片。
• 电流方向与传感器箭头一致，确保输出信号正确。

2 过流保护逻辑

1.  实时监测：主电流流经焊接在PCB上的AN3V原边引脚，传感器将其转换为与电流成比例的差分电压信号（Vout - Vref）。

2.  信号处理：差分信号被传输至MCU的ADC进行采样。

3.  智能决策：MCU算法实时判断电流是否正常、是否过载、是否短路。

4.  快速保护：一旦异常，MCU立即发出指令，驱动接触器断开，整个过程可在微秒级内完成。

3 实际应用案例

• 某头部充电桩厂商采用AN3V 100 PB35后，过流故障率下降85%，维护成本降低40%。
• 在极端高温环境下，AN3V仍保持±1%以内的测量精度，确保充电安全。

1. AN3V简介

AN3V系列新品，是芯森电子全面升级的系列开环霍尔电流传感器产品，旨在满足电源、光伏、储能等领域对电流测量的高可靠性、高一致性需求。该系列新品不仅继承了前代产品的优点，还在材料、结构、设计等多方面进行了升级与优化，同时兼具高性价比，是国产替代的理想选择。

AN3V系列新品主要包括AN3V PB35/PB55等多个型号，覆盖从80A到200A的额定测量范围。不仅保证了测量精度，还大幅提升了动态测量范围，可靠性提升，线性度优异。

产品特性：

• 基于霍尔原理的开环电流传感器
• 原边和副边之间绝缘
• 原材料符合UL 94-V0
• 没有插入损耗
• 供电电压：+3.3V
• 高度h=8.7mm
• 执行标准:

n EC 60664-1:2020

n IEC 61800-5-1:2022

n IEC 62109-1:2010

参数特点：

• 电压输出
• 供电：+5V/3.3V
• 额定量程：±80~200A
• 测量范围：±80~375A
• 工作范围：-40~105°C
• 典型精度：1%
• 响应时间：2.5μs
• 绝缘耐压：3kV
• 带宽：250kHz
• 线性度：0.5%