霍爾效應發生器

HX感測器的核心是一個霍爾效應發生器。 1879年,EdwardH.Hall發現了霍爾效應,在電流流經一片薄傳導材料(霍爾發生器),並放在正交磁場中時,會發生這種效應。 在5mA的控制電流下,獲得的霍爾電壓約為1.25mV/mT。

霍爾效應原理HX感測器的核心是一個霍爾效應發生器。1879年,EdwardH.Hall發現了霍爾效應,在電流流經一片薄傳導材料(霍爾發生器),並放在正交磁場中時

基本簡介

通常測量3-20A範圍內電流的方法主要有以下兩種:採用電阻分流器的傳統測量方法,和使用電流感測器。這兩種技術均有局限性:第一種方法缺少流電隔離,第二種方法頻寬有限。此外,這兩種方法都對校準工作有相當高的要求。lem電流感測器曾經幫助有效解決了這些問題,但為了全面滿足當前對降低成本和縮小尺寸的需求,現在到了需要對產品進行重新設計的時候了。

2002年,LEM收購了一家位於日本的生產霍爾效應電流感測器企業——NANAElectronicsK.K.公司。新公司更名為NANALEMK.K.,總部位於東京町田。新的研發隊伍融合了兩家公司的專業經驗,已經重新設計了日本最暢銷的產品SY系列,並把它發展成為HX系列。

霍爾效應原理

HX感測器的核心是一個霍爾效應發生器。1879年,EdwardH.Hall發現了霍爾效應,在電流流經一片薄傳導材料(霍爾發生器),並放在正交磁場中時,會發生這種效應。然後電磁洛倫茲力將感應電子,根據極性流到薄片邊緣。

在這兩個邊緣之間產生的霍爾電壓VH與控制電流IC和磁通量B直接成正比(圖1)。霍爾發生器由一片薄傳導材料製成,如鎵砷化物(GaAs),這種材料在使用期間能夠實現可靠穩定的性能。在5mA的控制電流下,獲得的霍爾電壓約為1.25mV/mT。

霍爾效應開環電流測量

一次電流產生的磁場會在磁性電路的間隙中生成線性磁通量B,磁通量B會在霍爾發生器中感應成比例的霍爾電壓VH。然後這個電壓被電子電路放大,得到一個與一次電流成比例的輸出模擬信號。HX系列可以測量DC電流和AC電流,以及相控整流器、有源電源轉換器、PWM轉換器和開關式電源中複雜的電流波形。輸出電壓一直是一次電流的真映像。

抗dv/dt噪聲能力

在設計驅動器控制和開關設備時,工程師遇到的其中一個問題是整流期間快速電壓變化導致的高dv/dt噪聲。

電源半導體技術一直在不斷發展。現在,許多半導體產品大樣本中都可以看到整流速度非常高的IGBT。因此,當前通用逆電器一般會以很高的開關頻率工作,通常在20kHz以上。在這么高的頻率上工作的好處包括波形更平滑、操作更安全、效率更高。

開關設備每次開關時產生的高dv/dt值將在主電纜和感測器的電子電路之間產生電容電流。大多數模擬線性放大器對這種寄生電流很靈敏。因此,dv/dt噪聲將被疊加在輸出信號上。根據變動電壓的幅度和斜坡,初始尖峰和後來的振盪有時會非常高,以致它們會激活感測器的電流保護電路,進而使逆電器暫停運轉。LEM的經驗在HX系列設計階段幫助保證了對關鍵噪聲的完美免疫力,而又不會損害頻寬,因此HX的性能要超過其它類似的感測器(圖2和圖3)。

對階躍電流的超快速回響時間對IGBT短路保護必不可少。HX系列可以以50A/ms以上的速度,準確追蹤電流變化,對階躍電流的回響最快為3ms。

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