電壓傳感器主要作用是對電路中的電壓進行測試和測量，因此電壓傳感器的應用是隨著現代電子設備中的廣泛應用而增多的。本文主要探討芯森電子一款電壓傳感器VN2A 25 P00在不間斷電源（UPS）中的應用。

不間斷電源（UPS）的基本概念

UPS簡介

UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種含有儲能裝置的不間斷電源。主要用于給部分對電源穩定性要求較高的設備，提供不間斷的電源。

不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。它主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其他電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應，保證這些設備儀器的不間斷運行，防止計算機數據丟失、電話通信網絡中斷或儀器失去控制。

UPS工作原理

系統組成

典型的UPS系統框圖如圖1所示，它的基本結構是一套將交流電變為直流電的整流器和充電器，以及把直流電再變為交流電的逆變器，電池在交流電正常供電時貯存能量且維持在一個正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。

圖1

構造

從基本應用原理上講，UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩壓穩頻輸出的電源保護設備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成。

種類

UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。

電壓傳感器在UPS中的作用

電壓傳感器的基本原理

霍爾閉環電壓傳感器

工作原理：

在被測量電壓兩端串聯電阻R，形成非常小的原邊電流Ip,原邊電流Ip和原邊線圈產生原邊磁場，這個原邊磁場和輸出電流Is在補償線圈上產生的磁場大小相等，方向相反，霍爾感應器件和處理電路與補償線圈一起輸出電流Is，該輸出電流Is精確反映被測電流Ip的大小和方向，進而精確反映被測電壓Vp的大小和方向。不同種類的電壓傳感器原邊電阻R，有的集成在傳感器中，有的需要客戶使用時外接。

技術特點：

—高電壓測量—安全絕緣

—高精度 —低溫漂

—非常好的非線性失真

電壓傳感器在UPS中主要作用：

電壓傳感器在UPS（不間斷電源）中主要用于監測輸入/輸出電壓，確保電力供應的穩定性和安全性。具體是：根據傳感器采集的電壓值或者電流值去判斷當前電網或者負載的狀態，

然后決定UPS需要哪種模式工作，去進行精準的閉環控制，以滿足苛刻負載的要求。

電壓傳感器VN2A在在線式UPS中的應用

在線式UPS的核心結構主要由整流器、 逆變器、 蓄電池組、 靜態開關及控制邏輯電路組成，其特點是將負載的交流電始終通過逆變器供電，確保電力供應不間斷。

在線式UPS結構比較復雜，在線式 UPS的電能路徑是“市電 → 整流 → 直流母線 → 逆變器 → 負載”，在“輸入、母線、輸出”三個關鍵電壓節點需要用到電壓傳感器持續監測。

1. 1、輸入電壓監測：安裝部署在市電輸入與整流單元之間，實時檢測電網電壓幅值和波形。原理是：高壓交流信號經測量電阻和閉環霍爾電壓傳感器VN2A轉換成隔離的低壓電流信號。控制板讀取該信號，判斷市電是否在安全范圍內。如果市電電壓異常，控制板立即啟動蓄電池供電，并切斷市電路徑。
2. 母線電壓監測：安裝在高壓直流母線上，監控整流輸出電壓和蓄電池放電電壓。得到的數據用于穩壓控制、蓄電池管理（充放電策略）、故障檢測。
3. 輸出電壓監測：安裝在逆變器與負載之間，實時監控輸出電壓的幅值和波形質量。控制板根據該信號微調逆變器的驅動策略，保證輸出穩定。

VN2A技術特點

• 閉環霍爾原理：高精度、優良線性、低溫漂。
• 安全隔離：原副邊絕緣耐壓達4.2kV AC，瞬態耐壓16kV。
• 寬測量范圍：10V–1500V，適配直流、交流及脈沖信號。
• 高速響應：跟蹤時間僅25μs，適合動態電壓監測。
• UL94-V0 阻燃外殼+ IEC 61800-5-1 / IEC 62109-1 等國際標準符合性。

以上方案在高精度、高隔離、快速響應等方面有優勢，但在工程應用中也需要注意以下問題：

1. 需要通過串聯測量電阻（R1）來限流，不同電壓等級的UPS需要不同的R1配置；

1. 如果有強電磁干擾，可能需要額外的濾波與屏蔽設計，以免影響采樣精度；
2. 裝配和維護人員必須有高壓作業資質。

結語：

電壓傳感器貫穿UPS整機運行全程的關鍵檢測，在保障供電切換的準確性，維持輸出電壓的穩定性，檢測電池的充放電狀態和健康狀態等方面有舉足輕重的作用。