多維度升級(jí)的霍爾電流傳感，用高精度測(cè)量提升系統(tǒng)效率

從霍爾開(kāi)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(cè)量被測(cè)參數(shù)，靈敏性足夠的同時(shí)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(gè)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(dòng)化、信息處理等各個(gè)領(lǐng)域。

電流傳感，常見(jiàn)、基礎(chǔ)卻又非常重要的一類傳感?；魻栯娏鱾鞲?，可以說(shuō)是最經(jīng)典的一類電流傳感器。基于霍爾效應(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(cè)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(lái)集中由載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，這些系統(tǒng)需要進(jìn)行高度的磁性設(shè)計(jì)。接下來(lái)，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(chǎng)來(lái)感測(cè)電流，這需要使用線性霍爾或其他磁傳感器在固定的機(jī)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(lái)提高信號(hào)水平或減少雜散場(chǎng)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(cè)量電流通過(guò)引線框產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在霍爾效應(yīng)的磁性電流傳感中，要測(cè)量的電流會(huì)通過(guò)一個(gè)低阻抗的引線框架流過(guò)封裝好的傳感設(shè)備。電流通過(guò)這么一個(gè)特定形狀的引線框架，產(chǎn)生一個(gè)集中的磁場(chǎng)，霍爾元件就放置在該磁場(chǎng)的上方，這個(gè)磁場(chǎng)與電流成正比。

這個(gè)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(méi)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(gè)電屏障，為設(shè)備提供了隔離能力。

不論是開(kāi)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(méi)有太大差異，主要看能不能做到高精度低漂移，這一點(diǎn)市面上各種類型的電流傳感都還不錯(cuò)?；魻栯娏鞔艂鞲械耐怀鲋幵谟谄涓綦x式的采樣能夠帶來(lái)很多附加價(jià)值。

比如要檢測(cè)帶有過(guò)電流保護(hù)的隔離高壓交流和直流電源?；魻栯娏鞔艂鞲性谶@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(hào)，這對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(lái)都在高壓系統(tǒng)的電流檢測(cè)當(dāng)中扮演重要的角色。

霍爾磁電流傳感，讓系統(tǒng)性能進(jìn)一步提升

隨著自動(dòng)化和智能化趨勢(shì)的蔓延，電動(dòng)車、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的升級(jí)推動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)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(lái)越嚴(yán)苛。如何高效、精確地控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)這些需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)并不容易，隔離電流檢測(cè)又是其中最重要的一環(huán)。

電機(jī)控制系統(tǒng)是這種趨勢(shì)里非常典型的一類系統(tǒng)，為了精確控制電機(jī)扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，電機(jī)控制算法需要實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確地獲得電機(jī)相電流的信息?；魻栯娏鞔艂鞲芯头浅＿m合于在線脈寬調(diào)制（PWM）電流傳感，也就是在無(wú)刷直流電機(jī)控制電路中使用，因?yàn)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/bldc/" target="_blank">BLDC系統(tǒng)會(huì)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(yùn)行。

（圖源：MPS）

霍爾電流磁傳感很適合這種系統(tǒng)，需要注意的點(diǎn)在于溫漂，目前常見(jiàn)的做法是為傳感做溫度補(bǔ)償和多點(diǎn)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(jì)。所以除了溫漂，現(xiàn)在霍爾電流磁傳感也通過(guò)提升隔離等級(jí)、采用高精度信號(hào)鏈設(shè)計(jì)進(jìn)一步提升性能，這也提高了霍爾電流磁傳感的性價(jià)比。

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

小結(jié)

在高壓自動(dòng)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(jí)不僅提供了高精度的電流測(cè)量，也大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)效率的提升大有意義。

審核編輯 ：李倩