基于霍爾效應(yīng)的MPS電流傳感器和TI電流傳感器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李寧遠(yuǎn))根據(jù)不同的變換原理，在電流傳感上目前有基于霍爾效應(yīng)的，有基于電磁感應(yīng)的，有基于磁通門的等等。不同的原理目標(biāo)都是一樣的，就是將大電流轉(zhuǎn)換成同頻同相的小電流方便測量或者隔離。

其中最經(jīng)典的莫過于霍爾電流傳感器了，即利用霍爾磁平衡原理來對各種類型的電流實現(xiàn)測量。在霍爾元件的控制電流端輸入被測電流，同時在霍爾元件平面的法線方向施加磁場，這樣霍爾元件的輸出端便會產(chǎn)生一個霍爾電勢，該電勢的波形與輸入電流一致，因此可以精確地反映出被測電流的變化情況。

不論是開環(huán)電流傳感器還是閉環(huán)電流傳感器，其基本的性能并沒有太大差異，主要看能不能做到高精度低漂移。除了這些性能特點，隔離式的采樣也逐漸受到重視。

MPS電流傳感器

MPS的MCS18xx電流傳感器系列在系統(tǒng)通信的高電流側(cè)和低電壓側(cè)之間提供高電流監(jiān)測和高隔離電壓。負(fù)載電流通過霍爾傳感器感應(yīng)，并顯示為與負(fù)載電流成比例的線性模擬電壓。CS18xx電流傳感器系列能夠?qū)﹄s散磁場免疫，顯著提高傳感器的精度;而且使用了隔離式雙向霍爾效應(yīng)來采樣AC或DC電流，其低于1mohm的電阻導(dǎo)電路徑可最大限度地減少功率損耗，提高效率。

MCS1800是這個系列里3.3V單電源供電的電流傳感器，具有低電阻的原邊導(dǎo)體允許電流在包含高精度霍爾效應(yīng)傳感器的IC附近流動，該電流產(chǎn)生的磁場由集成的霍爾效應(yīng)傳感器在兩個不同的點感應(yīng)。然后，這兩個點之間的磁場差被轉(zhuǎn)換成與施加的電流成比例的電壓。因為采用了差分式傳感，MCS1800能夠抵消任何外部磁場的干擾，精度也大大提升。

MCS1800能測量±12.5A和±25A的電流范圍，全溫范圍內(nèi)的精度為±3%，內(nèi)部導(dǎo)通電阻僅為1.2mΩ，可調(diào)帶寬高達(dá)100kHz。在測量上，MCS1800可以做到4μs的輸出上升時間，且整個傳感器不會發(fā)生磁滯后現(xiàn)象，這對于電流傳感器來說是很難得的。

200VRMS工作電壓可以實現(xiàn)基本隔離，在電流導(dǎo)體到晶圓之間也集成了屏蔽抑制電容耦合(高達(dá) 10V/ns)，所以在隔離上大幅減少了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)外部元器件的使用。這么做還能節(jié)省封裝尺寸，符合當(dāng)下小型封裝的要求。

該系列其他型號主要是電流測量范圍的不同，在對于外部磁場的屏蔽，輸出上升時間的控制以及隔離的配置上大同小異。整體的精度均控制在±2.5%到±3%之間，原邊導(dǎo)通電阻則控制在0.9-1.2mΩ。

TI電流傳感器

TI的電流傳感器同樣基于霍爾效應(yīng)，高精度和低漂移可以說是TI電流傳感器的招牌。無論時間、溫度如何變化，旗下的電流傳感都能實現(xiàn)精確的電流測量。同時隔離式的霍爾電流傳感器還能顯著延長傳感器壽命。

TMCS110X這個系列可以說囊括了TI優(yōu)秀的電流傳感產(chǎn)品。先從TMCS1100來看，這個型號是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的零漂移高精度電流傳感器，展現(xiàn)出了出色的線性度和溫度穩(wěn)定性，可以在器件的整個溫度范圍內(nèi)實現(xiàn) < 1% 的滿量程誤差。

將高精度再細(xì)致一些，是80kHz的信號帶寬、全溫度范圍內(nèi)±0.3%的靈敏度誤差、±10.5mA的失調(diào)電壓誤差、0.01mA/℃的失調(diào)電流漂移再加上0.1%的線性度。單論高精度，應(yīng)該沒有比這更極致的性能了。

導(dǎo)通電阻略高一些可能是該系列稍稍落后的一項指標(biāo)，1.8mΩ在其他指標(biāo)如此優(yōu)秀的情況下的確有一點點扎眼，但也絕對屬于“低”這一范疇。低導(dǎo)通電阻可最大限度減少功率損耗和熱耗散。所以在分析電流傳感器功率損耗和熱耗散時，導(dǎo)通電阻值可以給出很大參考。

整個系列的電流傳感器都具有多個靈敏度選項，輸出電壓與輸入電流成正比。固定的靈敏度允許TMCS110X使用單個電源運行，因此消除了比例式誤差并提高了電源噪聲抑制能力。

該系列同樣能提供單向和雙向采樣，雙向采樣依舊有隔離防護(hù)，固有的電鍍絕緣在電流路徑與電路之間提供了600V基本工作隔離電壓和3kV電介質(zhì)可承受隔離電壓，這種集成式的電氣屏蔽可提供出色的共模抑制和瞬態(tài)抗擾度保護(hù)。

小結(jié)

高精度低功耗無疑是所有傳感器廠商都不會停止的追求。而在這些最基本的要求之外，芯片級的集成越來越普遍，為了提高溫度穩(wěn)定性，為了提高抗干擾性，多功能集成的隔離式電流傳感器受到越來越多的青睞。

原文標(biāo)題：“低漂移+隔離雙向采樣”加持霍爾電流傳感

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審核編輯：湯梓紅