广告

让电流检测更精确的AMR技术

时间:2019-03-20 作者:Alix Paultre 阅读:
ACEINNA是一家MEMS传感技术开发商,特别关注终端产品和设备的可靠性、成本、功能和性能等议题。
广告
ASPENCORE

先进的系统需要准确、高效率且可靠的传感器,以取得适当的回馈信息来调节系统运作。不久前《Power Electronics News》(编按:EE Times出版集团ASPENCORE旗下刊物)与美商ACEINNA副总裁John Newton、技术长Mike Horton一起讨论了电流检测问题。ACEINNA是一家MEMS传感技术开发商,特别关注终端产品和设备的可靠性、成本、功能和性能等议题。Zo6EETC-电子工程专辑

Newton表示,电流检测是一种应用广泛的技术,几乎在所有类型的电子产品中都可以找到;目前主流的电流检测方法主要有三种,其中最常见的是使用具备运算放大器的分流电阻(shunt resistor)进行信号调节;利用分流电阻,只需测量电阻上的压降就可以得到电流值。Zo6EETC-电子工程专辑

第二种方式是使用电流变压器,实际上很像是变流器(current transformer),基本上是两条导线绕组(windings of wire),一次绕组的电流磁耦合到二次绕组;Newton指出:“这样做的好处是,它本身是隔离的,这意味着正在测量的电流与输出信号之间没有任何电气连结,但目前的变流器往往体积比较庞大。另一个缺点是它不会一直响应DC,因此只能用它来测量AC电流。”Zo6EETC-电子工程专辑

第三种常用方式是使用磁传感器,通常是霍尔(Hall)组件,用于测量电流产生的磁场。这种方法的好处在于它本身是隔离的,尺寸可以很小,而且可以一直响应DC;其缺点是不够准确,带宽也有限,通常在100KHz或更小的范围内。Zo6EETC-电子工程专辑

Newton指出,使用检测电阻有几个缺点:“第一,为了测量电流就必须降低电压。因此,测量大电流时功耗就比较大。如果想测量具有一定动态范围的电流,那就更成问题了。因为现在必须调整电阻的大小,以便在小电流水平下有足够的电压降,使之仍能达到想要的精度。这意味着当处于电流范围的较高端时,I2R损耗甚至更大;”另一个问题是需要很多外部组件,特别是如果想做隔离电流检测的话,因为现在必须有一整套额外的电路来创建隔离层。Zo6EETC-电子工程专辑

针对以上检测电阻的两个缺点,ACEINNA的方法是使用新技术来检测电流;它也是磁性的,但采用异相磁阻(anisotropic magnetoresistance)原理,简称AMR,而非霍尔组件。Newton表示,这种AMR技术的优势在于它更灵敏、噪声更低,而且带宽更高,因此它是一种可以解决电流检测问题的高性能磁性传感器技术。Zo6EETC-电子工程专辑

AMR还有另一个优点。以霍尔效应为基础的电流检测组件对z方向的磁场敏感,如果将这种组件安装在电路板上,它会与电路板本身垂直;因此,如果系统中有另一个电流流经这种霍尔组件,它会感应到该电流,因为磁场会与传感器所在的电路板垂直。AMR组件在x轴上是敏感的,与PCB表面平行,因此系统中横向定位的任何杂散电流都会产生一个不在敏感轴上的磁场,所以对外部干扰的抵抗能力比霍尔组件更强。Zo6EETC-电子工程专辑

Newton指出,AMR传感器的结构是一个电阻电桥(resistive bridge),所以真正发生的是电桥电阻随着所施加的磁场而变化;电桥结构本质上是非常对称的,与霍尔组件的拓扑结构完全不同。Horton补充指出,AMR组件并不只是拓扑结构的改变,而是精度、速度和成本的改变;因为组件材料,传感器精确度更高,霍尔组件则非常不敏感。Zo6EETC-电子工程专辑

Horton进一步指出,如Newton所言,首先霍尔组件的敏感轴不对,所以必须用一些方法来解决;但更重要的是,霍尔只是一种低灵敏度非常低的磁传感技术:“霍尔组件能以二进制方式测量真正的大电流,例如在编码器中,或者对电流进行粗略的量测,但不是高分辨率、如16位超高分辨率传感器,它的噪声比较大。因此从纯粹的精度和带宽的角度来看,可以说AMR材料更好,具备更好的物理特性。”Zo6EETC-电子工程专辑

根据Horton的说法,除了采用AMR技术,还需要有先进的材料以及独特的电路设计,才能够发挥其优势;AMR的基本物理特性使之具有高带宽,以及比霍尔组件更好的灵敏度。因此在高性能罗盘中看不到霍尔传感器,因为它的灵敏度不够高,无法测量微弱的微高斯水平地球磁场;AMR传感器能够以高分辨率和高带宽来检测这类非常小的电流,以及很大的电流,而这是霍尔传感器做不到的。Zo6EETC-电子工程专辑

ACEINNA的电流传感器锁定要求高带宽、高速度、良好隔离、良好的动态范围和准确性;因此Newton指出,服务器或电信设备电源模块中的高性能电源是一个很好的应用场合。此外,高电压、高带宽和大动态范围的应用亦是目标市场,如逆变器、不断电系统(UPS)、马达驱动器,以及高性能电动马达等,对性能以及电流检测有更严格要求的应用。Zo6EETC-电子工程专辑

 Zo6EETC-电子工程专辑

推荐文章:内部时钟和外部时钟隔离的Σ-Δ调制器Zo6EETC-电子工程专辑

 Zo6EETC-电子工程专辑

Zo6EETC-电子工程专辑

ASPENCORE
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Alix Paultre
EE Times欧洲记者,ASPENCORE电源行业编辑。Alix Paultre是EE Times欧洲的记者,他也为Power Electronics News撰写电源技术方面的稿件。 他是位于德国的自由撰稿人。
  • 未来的创新“办公室”包含哪些新科技与技术? 现代工作场所的面貌已经发生变革。员工不再居于一个小小的格子间,沉闷保守的装修扼杀了创造力,使人昏昏欲睡没有工作激情。时至今日,员工们追求开放灵活的空间 – 方便协作,而又不会感觉被牢牢的束缚在一起。他们需要四处走动,随时改变一下四周的景物,以便保持极高水平的工作表现。 这种新的工作风格促使着Georgia-Pacific (GP)位于亚特兰大市中心的总部 – 探讨了相关的业务,最终使工作场所发生了翻天覆地的变化。GP 以及参与此次改造工作的企业将这一项目称为 BlueSky。
  • 关于LoRa和工信部52号文,这篇文章回答了所有疑问 2019年11月,中国工业和信息化部发布了2019年第52号公告,对微功率设备生产、进口、销售和使用进行了规范。公告发出后,有人认为这是在封杀LoRa,有人认为对LoRa有利,因为它其实是在规范化管理未来的物联网无线技术频谱。作为LoRa核心技术及芯片供应商,Semtech近日发布了官方“LoRa Q&A问答文档”……
  • 是否使用RMS功率来描述信号、系统或组件相关的交流功 是否使用均方根(rms)功率单位来详细说明、或描述与信号、系统或组件相关的交流功率,取决于如何定义rms功率。如果不想计算交流功率波形的rms值,那么得出的结果可能没有实际意义……
  • 通过1点条形图显示器简化电池电量计 与任何电量计一样,在选择MCU显示颜色(红、黄、绿或蓝色,与电池荷电状态对应)所对应的阈值电压时,本设计必须考虑锂离子电池所呈现的非线性电压与荷电状态关系曲线…
  • 多级存储器与模拟内存内计算共同解决人工智能边缘处理 机器学习和深度学习已成为我们生活中不可或缺的部分。利用自然语言处理(NLP)、图像分类和物体检测实现的人工智能(AI)应用已深度嵌入到我们使用的众多设备中。大多数AI应用通过云引擎即可出色地满足其用途,例如在Gmail中回复电子邮件时可以获得词汇预测。
  • 无线资产跟踪技术帮助找回遗失物品 每年世界上都有价值数十亿美元的物品丢失,不过无线资产跟踪技术正使得罪魁祸首难逃法网。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了