傳統(tǒng)意義的閉環(huán)電流傳感技術(shù)以其高精準(zhǔn)度被廣泛用于工業(yè)和汽車行業(yè)。通過在復(fù)雜并完全集成了電流傳感器的IC中應(yīng)用專有的封裝技術(shù)和先進(jìn)集成的算法，Allegro已經(jīng)開發(fā)出全新的磁性電流傳感器IC，能夠以開環(huán)傳感器的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)近似閉環(huán)的精度。

 

磁性傳感器

 

開環(huán)電流傳感器

 

通常，開環(huán)霍爾效應(yīng)傳感器會(huì)使用一個(gè)磁性傳感器來產(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(dǎo)體中電流成比的模擬信號(hào)輸出。就其結(jié)構(gòu)而言，導(dǎo)體通過鐵磁體的中心位置以集中磁場，磁傳感器則被放置在鐵磁體的間隙中，如圖1所示。在開環(huán)架構(gòu)中，霍爾效應(yīng)電流傳感器IC對于溫度的任何非線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(qū)動(dòng)的線圈來產(chǎn)生一個(gè)與導(dǎo)體中電流相反的磁場。這樣，霍爾傳感器總是在一個(gè)零磁場的工作點(diǎn)運(yùn)行。輸出信號(hào)由電阻器產(chǎn)生，該電阻器的電壓與線圈中的電流成正比，該電流也與繞在磁芯線圈中電流成正比缺少翻譯細(xì)節(jié)，如圖2所示。

 

圖二：閉環(huán)傳感器架構(gòu)

 

開環(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)線圈和額外的高功率放大器來驅(qū)動(dòng)線圈。雖然閉環(huán)電流傳感器比開環(huán)架構(gòu)更復(fù)雜，但由于系統(tǒng)僅在零磁場這一個(gè)工作點(diǎn)運(yùn)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(shè)計(jì)合理，閉環(huán)和開環(huán)霍爾效應(yīng)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(qū)動(dòng)補(bǔ)償線圈時(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圈和驅(qū)動(dòng)電路，價(jià)格也比開環(huán)傳感器更昂貴。

 

如何選擇開環(huán)和閉環(huán)

 

開環(huán)與閉環(huán)傳感器的選擇需要考慮精度和響應(yīng)時(shí)間。如果應(yīng)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(tǒng)靈敏度非線性誤差。在某些應(yīng)用中，需要快速響應(yīng)來保護(hù)IGBT和MOSFET等半導(dǎo)體器件，以便能夠更好地控制應(yīng)用中的電流。如果能夠具有足夠的精度和響應(yīng)速度，由于其尺寸、功耗等方面的先天優(yōu)勢，開環(huán)傳感器也是一種理想的選擇。Allegro已經(jīng)開發(fā)出這種全新的開環(huán)解決方案，體積更小，具備高精度和快速的響應(yīng)，對比閉環(huán)解決方案更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。