傳統(tǒng)意義的閉環(huán)電流傳感技術以其高精準度被廣泛用于工業(yè)和汽車行業(yè)。通過在復雜并完全集成了電流傳感器的IC中應用專有的封裝技術和先進集成的算法，Allegro已經開發(fā)出全新的磁性電流傳感器IC，能夠以開環(huán)傳感器的架構實現(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)霍爾效應傳感器會使用一個磁性傳感器來產生一個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)架構中，霍爾效應電流傳感器IC對于溫度的任何非線性和靈敏度漂移都可能產生誤差。

電流傳感器IC主動驅動的線圈來產生一個與導體中電流相反的磁場。這樣，霍爾傳感器總是在一個零磁場的工作點運行。輸出信號由電阻器產生，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節(jié)，如圖2所示。

 

圖二：閉環(huán)傳感器架構

 

開環(huán) VS 閉環(huán)

 

環(huán)電流傳感器不僅需要鐵磁芯，還需要一個線圈和額外的高功率放大器來驅動線圈。雖然閉環(huán)電流傳感器比開環(huán)架構更復雜，但由于系統(tǒng)僅在零磁場這一個工作點運行，因此消除了與霍爾傳感器IC相關的靈敏度誤差。如果設計合理，閉環(huán)和開環(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)傳感器在驅動補償線圈時需要一定的電流，因而功耗較高。此外，閉環(huán)傳感器需要額外的線圈和驅動電路，價格也比開環(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時間。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(tǒng)靈敏度非線性誤差。在某些應用中，需要快速響應來保護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，開環(huán)傳感器也是一種理想的選擇。Allegro已經開發(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，對比閉環(huán)解決方案更經濟實惠。