ROHM半导体公司的新型非接触式电流传感器IC介绍

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正如您所知,测量电流是一项永远存在问题的设计任务。相比之下,测量电压非常容易,因此很难对电流产生一点偏差。为什么电流不能更像电压那样容易测量呢?我们只想知道你的振幅而不会打扰电路的其余部分!
 
测量电流最直接的方法是将已知电阻与电流路径串联。您只需测量已知电阻上的电压压降并应用欧姆定律来计算得到电流。这种电阻测量方法通常是有效的,但是当附加电阻会对电路的操作产生负面影响时,则不能使用这种测试方法。
 
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这是一种使用电阻测量电流的更精细的方法
 
这是一种使用电阻测量电流的更精细的方法。本文将从AAC的模拟电路系列中讨论该电路。
 
电流感测的非侵入式版本基于流过导体的电流产生磁场的事实。很多文章还讨论了霍尔效应传感器(Hall Effect Sensor),它可以产生与电流成比例的输出电压,而不用在电流路径中引入大量的电阻。
 
 
对霍尔效应传感器(Hall Effect Sensor)的担忧
 
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
 
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霍尔效应传感器(Hall Effect Sensor)绝对不是一个理想的解决方案,ROHM半导体最近宣布推出一种IC,它远远优于典型的基于磁场的电流传感器件。
 
根据ROHM,集成电路霍尔效应传感器占用太多的电路板空间并耗散太多功率。此外,它们必须通过在传感器内部吸取电流来补偿它们的低灵敏度,这意味着这些传感器并不像它们看起来那样具有非侵入性和破坏性。实际上,ROHM并不认为典型的IC霍尔效应传感器是真正的非接触式器件,即是在不引入任何损耗的情况下测量电流的器件。
 
 
Magneto-Impedance(磁阻元件)方法
 
基于霍耳效应的半导体磁电转换传感器。在磁场测量以及利用磁场作为媒介对位移、速度、加速度、压力、角度、角速度、流量、电流、电功率等许多非电量测量中,半导体磁敏元件是一种重要的器件。磁敏元件分霍耳元件、磁阻元件、磁敏二极管、磁敏三极管等。主要材料有锑化铟、砷化铟、锗和硅等。这类器件的优点是结构简单,体积小,易于集成化,耐冲击,频响宽(从直流到微波),动态范围大,而且可以实现无接触检测,不存在磨损,抗污染,不产生火花,使用安全,寿命长,因此它在测量技术、自动控制和信息处理等方面有广泛的应用。
 
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ROHM的工程师相信他们通过在磁阻元件周围构建电流检测器件来克服霍尔效应传感器的局限性。
 
为了弄清楚磁阻元件(Magneto-Impedance)是什么我做了一些研究,我的理解如下:磁阻元件(Magneto-Impedance)的行为是基于磁阻(MI,Magneto-Impedance)效应。 磁阻(MI,Magneto-Impedance)效应是施加到非晶磁线的外部磁场通过高频电流源影响该导线中产生的电压的现象。这允许 磁阻(MI,Magneto-Impedance)元件用作高响应性和高灵敏度磁场传感器的基础。
 
 
 
BM14270MUV-LB是采用MI传感器进行磁检测的无芯非接触式电流传感器。在非接触式中测量电流是可能的,因此在不损耗的情况下测量电流也是可能的。
 
下面的框图概述了ROHM的BM14270MUV-LB非接触式电流传感器内部的信息。
 
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Datasheet中BM14270MUV-LB的框图
 
如您所见,它不仅仅是一个传感器。它还提供模拟和数字信号处理,模数转换和I2C通信,以将电流检测数据传送到微控制器。换句话说,它是一种高度集成的设备,可将许多功能集成到一个小型(3.5 mm×3.5 mm)封装中。实际上,ROHM将其描述为“业界最小的”非接触式电流传感器。
 
Datasheet中的信息可能会更清楚,但我认为我理解这部分应该如何使用。我们的想法是将IC焊接到电路板的顶部(或底部),它测量流过位于内部层的PCB走线的电流,使PCB走线直接位于传感器下方。
 
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图表显示通过传感器的电流
 
ROHM将其描述为“完全无接触电流检测”,因为电流甚至不需要流过器件。它只是在它下面流动。
 
 
噪音消除
 
侧视图中标记为A和B的方框是两个指向相反方向的磁阻传感器。通过从A测量值中减去B测量值来生成输出数据信息。这并不能抵消整体测量,因为每个传感器都暴露在不同方向流动的电流中。但是,它确实消除了外部磁场的影响,因为这两个传感器的场都相同。
 
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业界最小尺寸非接触式电流感测器,实现最小的功率损耗
 
ROHM将此功能称为“干扰磁场消除”。在我看来,这是一个非常好的想法,ROHM表明未屏蔽的BM14270MUV与包括机械屏蔽的典型霍尔效应传感器一样能够抵抗外部磁场。
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霍尔传感器揭秘磁场与电信号的奇妙变换

在现代科技的发展中,传感器起着至关重要的作用。而其中一种被广泛应用的传感器就是霍尔传感器。它以磁场与电信号之间的奇妙变换为基础,为我们提供了精准的测量和控制手段。那么,霍尔传感器的原理究竟是什么呢?让我们一起揭开这个谜底。

ROHM半导体公司的新型非接触式电流传感器IC介绍

ROHM款是一款拥有业界最小尺寸的非接触式电感测器——BM14270MUV-LB。它在超紧凑的尺寸下提供的最小的功率损耗(无量热),由于采用非接触的测量方式,测量损耗几乎为零。使其成为通过电流检测工作条件的工业设备和消费设备的理想选择。其应用场景总括电池动态无人机,太阳能系统和需求高功率的资料中心伺服器。

霍尔传感器在汽车安全系统中的应用

利用霍尔效应这种性质制作的、可以检测磁性的传感器就叫做霍尔传感器。霍尔效应(英: Hall effect)是指向通电的物体施加垂直于电流方向的磁场时,垂直于电流和磁场的方向会产生电动势的现象。这种效应主要应用于半导体元件。由于是美国物理学家霍尔(英:Edwin Herbert Hall, 1855-1938)于1879年发现的,因此被称为霍尔效应。

霍尔传感器的工作原理

距今139年前的1879年,时年24岁的物理学家霍尔,在读研究生二年级的时候, 他在一次研究金属的导电机制的试验中发现:当电流垂直于磁场通过导体时,会产生一附加电场,从而在导体的两端产生电势差。当磁通密度发生变化时,电势差也就是电压也会产生相应的变化。

霍尔效应、霍尔元件与霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。利用霍尔效应制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。