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基于ASIC技术实现的新一代霍尔效应电流传感器介绍

2022-06-07 11:10分类:传感器 阅读:

 

电力工程电子产业的行业市场发展对运用独特元构件明确提出了规定。针对电流量精确测量也是这般。从大部分而言,若要得到一定的测量精度,就规定元构件具备相对性应的规格及其资金投入对应的成本费。文中详细介绍了一款新一代电流传感器,该感应器关键根据一种尤其研发的ASIC技术性来完成根据开环增益霍尔效应的电流传感器特性改进。

现阶段在市場上我们可以购置到许多霍尔元件-ASIC感应器,大家可以用这种感应器来精确测量部位、电磁场及其电流量。全部这种ASIC感应器大部分用以开展精准迅速的交流电精确测量,例如电力工程电子产业,针对干扰信号具备高抗干扰能力的优势。 这一基本早已促使新集成化元器件获得了开发设计,这种元器件尤其合适这种要求(图1)。该新式集成化元构件根据CMOS技术性,将开环增益霍尔效应电流传感器构造的任何元器件综合性在了一个片式上。霍尔元件列阵做为检测元器件,后边跟随变大级及其拓展程序编写模块和一个平稳的带隙基准工作电压。

该元构件具备下列特性:

5V 开关电源

从0.5到4毫伏/高斯函数的大检测范围

能够对误差和增益值开展程序编写(占比或固定不动)

标准键入/輸出

可编程控制器温度补偿

布线引脚具备短路故障和静电感应充放电(ESD)维护

温度范围从 -40°C到 125°C。

标准工作电压做为测定的零点能够在生产过程中实现程序编写。能够给予一半的供电系统工作电压或固定不动的2.5V工作电压。外界引脚上也能给予标准工作电压。比如,该标准工作电压随时随地都能够根据一个来源于A/D转化器的当今外界标准工作电压经一个200Ω的內部荷载特性阻抗开展功效。

主要参数

与传统式霍尔传感器对比,暂态电流的速度基本上沒有转变 。具备100A/*s电流量弹性系数(di/dt)的暂态电流量后的时间延迟大概为4μs,如图2所显示。针对电流量电源电路短路故障断开和控制而言,这一时间延迟该充足。有点儿长些的时间延迟能够根据霍尔元件集成ic的换流器技术性来完成表明,该工艺用来改进飘移主要参数。

针对在高EMC自然环境所运用的感应器而言,在其中一个重要主要参数是在工作电压振荡(共模)以后的特性。图3纪录了6 KV/*s电流量弹性系数(dV/dt)的状况,与此同时得出了当导出为大概20mV时绕过一个误差以后的情况,这一結果与3%允差值的飘移相一致。特性是均衡的,因而在没有造成误差的情形下还可以对其开展外界或內部过虑。

因为斩波的可靠性,与传统式霍尔传感器对比,传感器輸出处的噪声提升了三倍。一般状况下,该噪声大概为10m/Vpp,与大概1.4%的輸出允差电流量相比应。因为500KHz的高噪声頻率,该噪声并不会对一般的运用造成危害。针对具备带宽测试的极快电流量调整电源电路而言,应将该主要参数考虑到进来。

在溫度飘移(针对电流传感器而言是一个最主要的主要参数)层面,能够根据与传统式解决方法相较为来达到较大程度上的改进。与传统式感应器对比,误差飘移和增益值飘移早已根据一个超出2的因数开展了改进。当环境温度上升50°C时,误差飘移做到最高值,为1.6%较大允差值。增益值飘移,界定为精确测量值的百分数值,在较差的情形下可做到2%。这种值对开环增益霍尔效应电流传感器而言是极佳的值。

安裝在印刷线路板上的感应器应尽量避免与解耦电容器密切地联接在一起。这种电容器对EMC特点的改进功效明显。图4得出了走线图,该走线具备在检测全过程中具体发觉的值。可是,这类走线会按照不一样的运用场所而略有不同。

该标准工作电压应当具备与供电系统工作电压一样的值。

各种各样可用方案设计

凭着此项ASIC技术性,大家现已研发了四个新式号范畴的开环增益霍尔效应电流传感器,这种感应器适用各种各样不一样场所。在感应器的研发流程中,大家注意了所包含运用场所的规定、针对结构力学层面及其针对电力工程构件与电子元器件分离出来绝缘层层面的规定。例如安裝在充电电池推动的车子内,大家还初次研发了合适低压达到100V运用场所的独特感应器。

HXS

用以精确测量从50A允差值到150A检测范围电流量的最低设计方案型号规格。该规格的感应器具备4排关键总线框,这种总线框能够利用串联或串连联接,而且可以使该元器件可以包含3个检测范围。

该型号规格范畴包括用以各种各样使用场所的6种不一样感应器,这种感应器差别取决于电流量范畴、各种各样温度范围及其关键原材料。在其中尤其开发设计了一种用以长屏蔽掉输电线和与这种输电线相关的电阻性电流量的感应器。因而解决了因为高频损害而发生的磁心发烫。该感应器尤其适用于变频调速器、开关电源和中小型UPS设备。

HAIS

该型号规格包含50-400A(600A)的工作电流范畴。合乎在达到600V标称电压值时开展可靠使用的规定(超工作电压类型III、环境污染度2)。关键打孔能够容下截面达到15 x 8 mm的总线框。针对固定不动到包装印刷线路板上,则给予2个此外的焊针,在接地装置时还可以用以改进EMC特点。

HTFS

因为具备22mm的打孔,该感应器可适用电缆线和总线框。也很有可能给予达到1200A的检测范围。感应器具备极为牢固的机械设备特点,可以用焊针或是螺丝固定不动到印刷线路板上。该感应器尤其适用于电池驱动的车子,例如电动叉车或混和挖机。其初次使根据该中小型设计方案纪录超出1000A的电流量变成很有可能。

HFIS

从现阶段电流传感器用以多种场所的车辆行业产品研发逐渐,这种感应器就被进一步用以工业生产行业。为了更好地完成紧密设计方案,将关键打孔设定得十分小。因而该种类感应器关键适用具备低恒流电源和高检测范围的各类使用场所。并且,该种类感应器合乎仅达到100V的安全性防护规定。运用范畴包含具备低最高值电流量的转换互联网和电池驱动车子构件,例如残疾轮椅和高尔夫棒车。

结果

依据使用场所的规定,大家为顾客给予几类设计方案型号规格。因为只应用一个独立的元器件,因而这种设计方案型号规格有一个相同点,那便是具备非常好均值系统故障时间间隔(MTBF)的高工作中使用率。为了更好地在生产加工中清除最后很有可能早已出现的偏差源,在研发流程中采用了6西格玛专用工具。

依据欧洲地区EMC标准,全部的元构件都具备EC标志并完成了安全性防护。全部类别的控制器都将开展UL认证。全部感应器都合乎于2006年7月1日起效的欧洲地区RoHS命令。

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