多維度升級的霍爾電流傳感，用高精度測量提升系統(tǒng)效率

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）從霍爾開關(guān)，速度霍爾，電流霍爾，到線性/角度霍爾，3D霍爾，各類霍爾傳感以霍爾效應(yīng)為基礎(chǔ)，測量被測參數(shù)，靈敏性足夠的同時穩(wěn)定性也很可靠?，F(xiàn)階段，霍爾傳感器已經(jīng)由傳統(tǒng)的單個霍爾元件階段發(fā)展到集成電路階段，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、自動化、信息處理等各個領(lǐng)域。

電流傳感，常見、基礎(chǔ)卻又非常重要的一類傳感?；魻栯娏鱾鞲?，可以說是最經(jīng)典的一類電流傳感器?；诨魻栃?yīng)，霍爾電流傳感將大電流轉(zhuǎn)換成同頻同相的小電流方便測量或者隔離。

磁性電流傳感解析

磁性電流感應(yīng)有幾種不同的類型，首先是基于直放式模塊的感應(yīng)，通常利用磁性環(huán)面或其他幾何形狀來集中由載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場，這些系統(tǒng)需要進行高度的磁性設(shè)計。接下來，是環(huán)境磁電流感應(yīng)，也叫磁平衡式感應(yīng)，利用由PCB跡線、母線或其他導(dǎo)體產(chǎn)生的環(huán)境空氣場來感測電流，這需要使用線性霍爾或其他磁傳感器在固定的機械距離內(nèi)完成，這種類型的感應(yīng)方案也可以利用磁性集中器或屏蔽層來提高信號水平或減少雜散場的影響。

第三種類型就是霍爾效應(yīng)的磁電流感應(yīng)，該技術(shù)是在封裝的傳感器IC內(nèi)部測量電流通過引線框產(chǎn)生的磁場。在霍爾效應(yīng)的磁性電流傳感中，要測量的電流會通過一個低阻抗的引線框架流過封裝好的傳感設(shè)備。電流通過這么一個特定形狀的引線框架，產(chǎn)生一個集中的磁場，霍爾元件就放置在該磁場的上方，這個磁場與電流成正比。

這個引線框架被分成高壓隔離側(cè)和低壓側(cè)，傳感器裝配在承載電流的引線框高壓側(cè)上方，因此引線框與傳感器之間是沒有電氣連接的。傳感器和載流導(dǎo)體之間的垂直間距提供了一個電屏障，為設(shè)備提供了隔離能力。

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，這一點市面上各種類型的電流傳感都還不錯?；魻栯娏鞔艂鞲械耐怀鲋幵谟谄涓綦x式的采樣能夠帶來很多附加價值。

比如要檢測帶有過電流保護的隔離高壓交流和直流電源。霍爾電流磁傳感在這種應(yīng)用里不需要任何熱側(cè)組件，并且可以直接感知交流/直流信號，這對系統(tǒng)設(shè)計非常有吸引力。

另一方面，基于霍爾效應(yīng)的隔離電流傳感器一直以來都在高壓系統(tǒng)的電流檢測當(dāng)中扮演重要的角色。

霍爾磁電流傳感，讓系統(tǒng)性能進一步提升

隨著自動化和智能化趨勢的蔓延，電動車、工業(yè)自動化等領(lǐng)域的升級推動了市場對高壓功率系統(tǒng)的需求，這些功率系統(tǒng)的效率和性能的要求也是越來越嚴(yán)苛。如何高效、精確地控制、監(jiān)測和保護這些需要長時間運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)并不容易，隔離電流檢測又是其中最重要的一環(huán)。

電機控制系統(tǒng)是這種趨勢里非常典型的一類系統(tǒng)，為了精確控制電機扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，電機控制算法需要實時并準(zhǔn)確地獲得電機相電流的信息。霍爾電流磁傳感就非常適合于在線脈寬調(diào)制（PWM）電流傳感，也就是在無刷直流電機控制電路中使用，因為BLDC系統(tǒng)會在高電壓之間快速切換，霍爾電流磁傳感的高共模排斥比和高共模瞬態(tài)免疫（CMTI）能夠保證設(shè)備準(zhǔn)確地運行。

霍爾電流磁傳感很適合這種系統(tǒng)，需要注意的點在于溫漂，目前常見的做法是為傳感做溫度補償和多點校準(zhǔn)。另一方面，霍爾電流磁傳感的熱性能很依賴于其PCB布局和整體系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計。所以除了溫漂，現(xiàn)在霍爾電流磁傳感也通過提升隔離等級、采用高精度信號鏈設(shè)計進一步提升性能，這也提高了霍爾電流磁傳感的性價比。

性價比一直是傳統(tǒng)的隔離電流檢測的痛點，要么不加分立元件，成本有優(yōu)勢但不一定測得準(zhǔn)，要么加分立元件，測得準(zhǔn)但是成本上升?，F(xiàn)在霍爾電流傳感多維度的升級很好地解決了這一痛點。

小結(jié)

在高壓自動化系統(tǒng)、功率系統(tǒng)以及分布式傳感領(lǐng)域，霍爾電流磁傳感的這種升級不僅提供了高精度的電流測量，也大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性，對整個系統(tǒng)效率的提升大有意義。