傳統意義的閉環(huán)電流傳感技術(shù)以其高精準度被廣泛用于工業(yè)和汽車(chē)行業(yè)。通過(guò)在復雜并完全集成了電流傳感器的IC中應用專(zhuān)有的封裝技術(shù)和先進(jìn)集成的算法，Allegro已經(jīng)開(kāi)發(fā)出全新的磁性電流傳感器IC，能夠以開(kāi)環(huán)傳感器的架構實(shí)現近似閉環(huán)的精度。

 

磁性傳感器

 

開(kāi)環(huán)電流傳感器

 

通常，開(kāi)環(huán)霍爾效應傳感器會(huì )使用一個(gè)磁性傳感器來(lái)產(chǎn)生一個(gè)與被感測電流成比例的電壓，然后該電壓被放大成與導體中電流成比的模擬信號輸出。就其結構而言，導體通過(guò)鐵磁體的中心位置以集中磁場(chǎng)，磁傳感器則被放置在鐵磁體的間隙中，如圖1所示。在開(kāi)環(huán)架構中，霍爾效應電流傳感器IC對于溫度的任何非線(xiàn)性和靈敏度漂移都可能產(chǎn)生誤差。

電流傳感器IC主動(dòng)驅動(dòng)的線(xiàn)圈來(lái)產(chǎn)生一個(gè)與導體中電流相反的磁場(chǎng)。這樣，霍爾傳感器總是在一個(gè)零磁場(chǎng)的工作點(diǎn)運行。輸出信號由電阻器產(chǎn)生，該電阻器的電壓與線(xiàn)圈中的電流成正比，該電流也與繞在磁芯線(xiàn)圈中電流成正比缺少翻譯細節，如圖2所示。

 

圖二：閉環(huán)傳感器架構

 

開(kāi)環(huán) VS 閉環(huán)

 

環(huán)電流傳感器不僅需要鐵磁芯，還需要一個(gè)線(xiàn)圈和額外的高功率放大器來(lái)驅動(dòng)線(xiàn)圈。雖然閉環(huán)電流傳感器比開(kāi)環(huán)架構更復雜，但由于系統僅在零磁場(chǎng)這一個(gè)工作點(diǎn)運行，因此消除了與霍爾傳感器IC相關(guān)的靈敏度誤差。如果設計合理，閉環(huán)和開(kāi)環(huán)霍爾效應電流傳感器通常具有相同的零安培輸出電壓性能，因此兩者的零安培檢測精度非常相似。

 

與開(kāi)環(huán)解決方案相比，閉環(huán)傳感器尺寸更大，需要占用的PCB空間也更多。由于閉環(huán)傳感器在驅動(dòng)補償線(xiàn)圈時(shí)需要一定的電流，因而功耗較高。此外，閉環(huán)傳感器需要額外的線(xiàn)圈和驅動(dòng)電路，價(jià)格也比開(kāi)環(huán)傳感器更昂貴。

 

如何選擇開(kāi)環(huán)和閉環(huán)

 

開(kāi)環(huán)與閉環(huán)傳感器的選擇需要考慮精度和響應時(shí)間。如果應用要求高精度，通常選擇閉環(huán)電流傳感器，它可以消除上面談到的系統靈敏度非線(xiàn)性誤差。在某些應用中，需要快速響應來(lái)保護IGBT和MOSFET等半導體器件，以便能夠更好地控制應用中的電流。如果能夠具有足夠的精度和響應速度，由于其尺寸、功耗等方面的先天優(yōu)勢，開(kāi)環(huán)傳感器也是一種理想的選擇。Allegro已經(jīng)開(kāi)發(fā)出這種全新的開(kāi)環(huán)解決方案，體積更小，具備高精度和快速的響應，對比閉環(huán)解決方案更經(jīng)濟實(shí)惠。