【技术】Melexis电流传感器设计指导之传统霍尔电流传感器

2017-06-15 世强 在路上

Melexis电流传感器系列产品,都是基于霍尔原理,采用非接触的方式来实现电流检测。这种方式可在电气上做到完全隔离、在安全性、精度等方面都有很好的保证。产品系列又分为传统霍尔、内部带集磁片(IMC)的平面霍尔和一体化集成式(integrated primary)电流传感器三种。本文主要介绍MELEXIS的传统霍尔电流传感器设计方面所涉及到的相关问题,供用户参考。


传统霍尔电流传感器
MELEXIS的传统霍尔电流传感器主要有MLX91207MLX91209两大系列产品。两者工作温度范围均为-40℃~150℃,只是在封装和灵敏度范围上有所差异。两者的选型信息如表1列所示。


表1:MLX91207和MLX91209电流传感器选型信息


由于传统的这种霍尔电流传感器,要求流过电流的导体产生的磁场磁力线垂直穿过芯片里面的霍尔盘,因此需要使用环形(C形)磁芯做磁汇聚。通电导线穿过环形磁芯,电流传感器安装在环形磁芯的开口气隙(宽度2-5mm)上。霍尔盘两端产生正比于导线上电流大小的霍尔电压信号。经过内部多级放大器放大、滤波处理后输出模拟电压信号。由于有磁芯,可以获得较强的磁场增益,并且具有很强的抗串扰性能。适合用于中等及强电流检测的场合。对终端用户来说使用也很方便。


但正所谓成也萧何败萧何,正因为有磁芯的存在,使得传感器的检测精度和性能(受制于磁芯的磁饱和、磁滞,频率响应特性和热漂移),体积、重量及成本方面都受其严重的影响和制约。


传统霍尔电流传感器磁设计,主要包括磁芯材料选择(目前能做这种磁芯材料的厂家很多,在搜索引擎上一搜一大把,用户可多家咨询和对比,做最优选择。)、形状和尺寸设计。需要根据测量电流的范围来选择和设计。图1列出了MLX91207和MLX91209两者的磁芯形状和气隙方面要求。


图1:MLX91207和MLX91209两者的磁芯形状


传感器所在位置宽度d(气隙中心)、磁感应强度B、导线上流过的电流I,这三者之间的关系可通过如下公式来估算:


以MELEXIS提供的MLX91207的评估模块和3种不同气隙的磁芯为例,通过上述计算公式,来选择不同灵敏度版本的型号。

MLX91207的电路设计,相对来说比较简单,可按照图2的推荐电路和器件参数来进行设计。图2中的电路图是将输出做了低电压钳位设计(输出通过R1下拉到地),也可以上拉钳位,或者直接通过滤波电容滤波后输出到后级MCU的ADC,实现模数转换。值得一提的是,MLX91207内部集成温度传感器,其检测到的随温度变化的电压信号(367mV到2930mV对应的温度-40℃到125°C),也可以直接输出給后级MCU的ADC,做传感器自身或工作环境温度检测使用。



图2:MLX91207推荐电路和器件参数


本文针对MELEXIS的传统霍尔电流传感器MLX91207/MLX91209相关的设计问题,做了初步介绍,希望对读者有所获益。对于MLX91209及平面霍尔MLX91208及一体化集成式电流传感器MLX91210的设计问题,由于篇幅有限,将陆续在后面为大家介绍。


如需MELEXIS电流传感器的样品,可与世强做进一步联系。相关产品的数据手册和设计资料,可通过世强元件电商APP搜索下载。


相关技术文档:

Melexis MLX91207霍尔传感器数据手册 详情>>>

Melexis MLX91209霍尔传感器数据手册 详情>>>

Melexis 电流传感器编程和校准应用笔记 详情>>>

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  • 晨晨 Lv7. 资深专家 2017-12-25
    专业大厂
  • 沈戈戈 Lv4. 资深工程师 2017-12-21
    感谢分享,资料不错,学习了解下先
  • 沈戈戈 Lv4. 资深工程师 2017-12-21
    感谢分享,资料不错,学习了解下先
  • eleven Lv7. 资深专家 2017-12-03
    不错
  • aegean Lv4. 资深工程师 2017-11-21
    涨知识
  • 老杰克 Lv7. 资深专家 2017-11-19
    好!
  • zyl Lv8. 研究员 2017-10-25
    不错的东西
  • luosai Lv7. 资深专家 2017-10-18
    挺有帮助
  • 暮色之雲 Lv5. 技术专家 2017-10-12
    很不错
  • junhoo Lv5. 技术专家 2017-09-16
    好东西
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