一文解析零漂移霍尔效应电流传感器

德州仪器（TI）推出了新的零漂移霍尔效应电流传感器系列。TMCS1100和TMCS1101传感器可在一段时间内以及在工作温度范围内实现最小漂移和最大精度，同时通过8引脚SOIC封装提供可靠的3 kVrms隔离，这对于工业电机驱动器，太阳能逆变器等高压AC或DC系统尤其重要。这些新设备的准确性消除了对设备进行校准的需要，从而随着时间的流逝减少了设备维护。

“高电压应用的隔离电流检测拓扑主要有三种类型：基于隔离分流器的放大器拓扑，闭环磁传感器（霍尔或磁通门）和开环/封装内霍尔效应电流传感器。TMCS1100 / 1101属于最后一类，开环封装内霍尔效应电流传感器，”德州仪器（TI）电流感测市场与应用经理赵棠表示。

电流传感器技术

对工业系统中更高性能的持续需求正在将市场推向能够提供更准确的电流测量和可靠运行的解决方案。TI在高精度模拟和隔离技术方面的专业知识使TMCS1100和TMCS1101得以构建，从而为工程师提供了缩短上市时间的新系统。

诸如不间断电源（UPS）或工业AC / DC转换器之类的电源系统使用开关转换器拓扑来优化效率，同时转换来自AC电网的能量。对于这些系统，诊断信息和转换器控制回路（例如功率因数校正（PFC）电路）需要隔离电流测量（图1和2）。

图1：具有隔离式电流感应的PFC转换器拓扑[来源：TI]

“对于高压应用，需要考虑一些设计参数。其中包括隔离等级，绝对精度（偏移，灵敏度，线性度），温度和时间范围内的漂移，解决方案尺寸，电流范围以及带宽和响应时间。TMCS1100 / 1101具有可靠的3kVrms隔离度以及在时间和温度范围内的超高精度，使工程师能够针对工业应用中的高压应用进行设计，例如工业电机驱动器，太阳能逆变器和储能设备。”

图2：TMCS1100的典型应用[来源：TI]

从历史上看，隔离式电流检测测量具有很高的性价比。霍尔效应电流传感器提供了最简单的实现方式，没有任何外部组件，并且成本结构得到了改善，但通常无法在整个温度范围内提供低漂移测量。TI的新器件可改善这种温度漂移，同时保留其他优势。

这些器件的总温度灵敏度漂移最大为0.45％，最大满量程失调漂移为<0.1％。此外，灵敏度漂移为0.5％可以大大减少与系统随时间老化相关的性能下降。

“人们希望外形更小，但是体积大可能成为闭环霍尔效应电流传感器的问题，” Zhao Tang说。他继续说：“传统上，精度和漂移是一个很大的缺点，并且在较小的占位面积（8引脚封装内霍尔）中，在某些情况下隔离额定值是不够的。这些导致现有封装内霍尔效应电流传感器的使用受到限制。TMCS1100 / 1101具有同类最佳的精度（在整个温度范围内，最大值为1％），并且在相同的占位面积（600 V工作DC电压，3kV电介质或Vrms）中实现隔离，从而拓宽了此类产品的适用范围。 ”

隔离和集成的霍尔效应传感器一直在高压系统中发挥重要作用。高工作电压，低灵敏度和失调漂移的组合对电机，过程控制，分布式传感器网络和转换器的高压系统的性能产生重大影响。