萊姆采用ASIC技術(shù)的新一代電流傳感器

電力電子行業(yè)的市場發(fā)展趨勢對應(yīng)用特殊元部件提出了要求。對于電流測量也是如此。從基本上來說，若要獲得一定的測量精度，就要求元部件具有相對應(yīng)的尺寸以及投入相應(yīng)的成本。本文介紹了一款新一代電流傳感器，該傳感器主要通過一種特別開發(fā)的ASIC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)基于開環(huán)霍爾效應(yīng)的電流傳感器性能改善。

　　目前在市場上我們可以采購到很多霍爾-ASIC傳感器，我們可以用這些傳感器來測量位置、磁場以及電流。所有這些ASIC傳感器大多用于進(jìn)行精確快速的電流測量，比如電力電子行業(yè)，對于電磁干擾具有高抗干擾性的優(yōu)點(diǎn)。 這一基礎(chǔ)已經(jīng)使得新集成元件得到了開發(fā)，這些元件特別適合這些需求（圖1）。該新型集成元部件基于CMOS技術(shù)，將開環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器結(jié)構(gòu)的所有元件綜合在了一個(gè)單片上。霍爾陣列作為測量元件，后面跟著放大級以及擴(kuò)展編程單元和一個(gè)穩(wěn)定的帶隙基準(zhǔn)電壓。

該元部件具有以下特點(diǎn)：

5V 電源
從0.5到4毫伏/高斯的大測量范圍
可以對偏差和增益進(jìn)行編程（比例或固定）
基準(zhǔn)輸入/輸出
可編程溫度補(bǔ)償
接線管腳具有短路和靜電放電（ESD）保護(hù)
溫度范圍從 -40°C到+ 125°C。

基準(zhǔn)電壓作為測量的零點(diǎn)可以在生產(chǎn)過程中進(jìn)行編程。可以提供一半的供電電壓或固定的2.5V電壓。外部管腳上也可以提供基準(zhǔn)電壓。例如，該基準(zhǔn)電壓隨時(shí)都可以通過一個(gè)來自A/D轉(zhuǎn)換器的當(dāng)前外部基準(zhǔn)電壓經(jīng)一個(gè)200Ω的內(nèi)部載荷阻抗進(jìn)行作用。

　　參數(shù)

　　與傳統(tǒng)霍爾元件相比，瞬態(tài)電流的速度幾乎沒有變化。具有100A/＊s電流變化率（di/dt）的瞬態(tài)電流后的延遲時(shí)間大約為4µs，如圖2所示。對于電流電路短路切斷和調(diào)節(jié)來說，這個(gè)延遲時(shí)間該足夠。有點(diǎn)長些的延遲時(shí)間可以通過霍爾芯片的斬波技術(shù)來進(jìn)行說明，該技術(shù)用于改善漂移參數(shù)。

對于在高EMC環(huán)境所使用的傳感器來說，其中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是在電壓跳變（共模）之后的性能。圖3記錄了6 KV/＊s電流變化率（dV/dt）的情況，同時(shí)給出了當(dāng)輸出為大約20mV時(shí)跳過一個(gè)偏差之后的狀態(tài)，這一結(jié)果與3%標(biāo)稱值的漂移相一致。性能是平衡的，因此在不產(chǎn)生偏差的情況下可以對其進(jìn)行外部或內(nèi)部過濾。