瑞士莱姆公司利用多年的丰富经验开发了单芯片封装的传感器---HMSR。
传统的电流测量方式是使用开环霍尔效应传感器。电流产生的磁场由磁芯聚磁,霍尔元件感应磁场强度来测量。近来,带有高级补偿技术的专用ASIC技术方案帮助提高了电流测量的总体精度。
莱姆在十年前率先在LTSR产品中实现了传感器小型化。当时,为了确保性能优势的最好方法是采用闭环霍尔效应技术,莱姆设计了定制化闭环ASIC。随着ASIC技术的发展,霍尔开环传感器也有了专用的ASIC,使得开环传感器的性能接近闭环技术所能达到的水平。开环ASIC技术不仅在体积小型化上更容易实现,而且能满足市场对成本优势的要求,同时结构简单,功耗低。
此新产品系列囊括了六个不同的额定电流等级:6A、8A、10A、15A、20A和30A, 测量范围可达额定电流的2.5倍,采用SOIC 16 封装。标准型的产品提供了不同灵敏度级别的模拟电压输出,其中5V供电电源版的对应输出电压是800mV @IPN。
HMSR设置两个OCD(过流检测)功能,将控制回路与保护回路分离。分别设定两个不同的引脚给两个OCD, 一个为内部OCD,过流限值设为2.93 x IPN,另一个是外部OCD,过流限值可以根据实际情况由使用者调节。
然而,HMSR传感器不应视为简单的开环霍尔ASIC的传感器。HMSR独特的初级导体设计,允许流过更大的过载电流,并且保持高水平的绝缘性能,这得益于内部集成了磁性材料的磁路,这种结构对电力电子应用中存在的外部不均匀磁场具有良好的免疫力,使得HMSR能够在高干扰的环境中使用。
HMSR中加入的磁路也是提高带宽的关键因素,带宽可达270 kHz(-3dB),同时起到对外磁场的良好抑制作用。
这种专用的ASIC设计结合了旋转和内部温度补偿(EE-PROM)技术,经现场验证,改进了增益和零点漂移。实现了-40°C到+125°C 温度范围内的高精度,额定电流时的精度典型值为0.5 %(HMSR 20-SMS型号)。在功率转换应用中,如太阳能逆变器或驱动器等,都要求高效率,这就要求控制回路必须精确。
与上一代产品相比,HMSR极大地提高了整个温度范围内的精度。下图显示了HMSR 20-SMS在整个温度范围内(-40°C到+125°C)极其良好的线性度和总精度。