圖一:開環(huán)傳感器架構(gòu)
開環(huán)電流傳感器與閉環(huán)電流傳感器的區(qū)別分析
發(fā)布時(shí)間:2020-08-13 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】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。
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。
圖一:開環(huán)傳感器架構(gòu)
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。
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