目前在市場(chǎng)上我們可以采購到很多霍爾-ASIC傳感器，我們可以用這些傳感器來測(cè)量位置、磁場(chǎng)以及電流。所有這些ASIC傳感器大多用于進(jìn)行精確快速的電流測(cè)量，比如電力電子行業(yè)，對(duì)于電磁干擾具有高抗干擾性的優(yōu)點(diǎn)。 這一基礎(chǔ)已經(jīng)使得新集成元件得到了開發(fā)，這些元件特別適合這些需求（圖1）。該新型集成元部件基于CMOS技術(shù)，將開環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器結(jié)構(gòu)的所有元件綜合在了一個(gè)單片上。霍爾陣列作為測(cè)量元件，后面跟著放大級(jí)以及擴(kuò)展編程單元和一個(gè)穩(wěn)定的帶隙基準(zhǔn)電壓。該元部件具有以下特點(diǎn)：
5V 電源
從0.5到4毫伏/高斯的大測(cè)量范圍
可以對(duì)偏差和增益進(jìn)行編程（比例或固定）
基準(zhǔn)輸入/輸出
可編程溫度補(bǔ)償
接線管腳具有短路和靜電放電（ESD）保護(hù)
溫度范圍從 -40°C到+ 125°C。
基準(zhǔn)電壓作為測(cè)量的零點(diǎn)可以在生產(chǎn)過程中進(jìn)行編程?？梢蕴峁┮话氲墓╇婋妷夯蚬潭ǖ?.5V電壓。外部管腳上也可以提供基準(zhǔn)電壓。例如，該基準(zhǔn)電壓隨時(shí)都可以通過一個(gè)來自A/D轉(zhuǎn)換器的當(dāng)前外部基準(zhǔn)電壓經(jīng)一個(gè)200Ω的內(nèi)部載荷阻抗進(jìn)行作用。
參數(shù)
與傳統(tǒng)霍爾元件相比，瞬態(tài)電流的速度幾乎沒有變化。具有100A/＊s電流變化率（di/dt）的瞬態(tài)電流后的延遲時(shí)間大約為4µs，如圖2所示。對(duì)于電流電路短路切斷和調(diào)節(jié)來說，這個(gè)延遲時(shí)間該足夠。有點(diǎn)長(zhǎng)些的延遲時(shí)間可以通過霍爾芯片的斬波技術(shù)來進(jìn)行說明，該技術(shù)用于改善漂移參數(shù)。
對(duì)于在高EMC環(huán)境所使用的傳感器來說，其中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是在電壓跳變（共模）之后的性能。圖3記錄了6 KV/＊s電流變化率（dV/dt）的情況，同時(shí)給出了當(dāng)輸出為大約20mV時(shí)跳過一個(gè)偏差之后的狀態(tài)，這一結(jié)果與3%標(biāo)稱值的漂移相一致。性能是平衡的，因此在不產(chǎn)生偏差的情況下可以對(duì)其進(jìn)行外部或內(nèi)部過濾。
由于斬波的穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)霍爾元件相比，感應(yīng)器輸出處的噪音增加了三倍。一般情況下，該噪音大約為10m/Vpp，與大約1.4%的輸出標(biāo)稱電流相對(duì)應(yīng)。由于500KHz的高噪音頻率，該噪音并不會(huì)對(duì)通常的應(yīng)用產(chǎn)生影響。對(duì)于具有高帶寬的超快電流調(diào)節(jié)電路來說，應(yīng)將該參數(shù)考慮進(jìn)去。
在溫度漂移（對(duì)于電流傳感器來說是一個(gè)最基本的參數(shù)）方面，可以通過與傳統(tǒng)解決方案相比較來實(shí)現(xiàn)最大程度的改善。與傳統(tǒng)傳感器相比，偏差漂移和增益漂移已經(jīng)通過一個(gè)超過2的因數(shù)進(jìn)行了改善。當(dāng)溫度升高50°C時(shí)，偏差漂移達(dá)到最大值，為1.6%最大標(biāo)稱值。增益漂移，定義為測(cè)量值的百分比值，在最差的情況下可達(dá)到2%。這些值對(duì)開環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器來說是極好的值。
安裝在印刷電路板上的傳感器應(yīng)盡可能與解耦電容緊密地連接在一起。這些電容對(duì)EMC特性的改善作用顯著。圖4給出了布線圖，該布線具有在測(cè)量過程中實(shí)際發(fā)現(xiàn)的值。但是，這種布線會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合而略有不同。
該基準(zhǔn)電壓應(yīng)該具有與供電電壓相同的值。
各種適用設(shè)計(jì)方案
憑借該項(xiàng)ASIC技術(shù)，我們已經(jīng)開發(fā)了四個(gè)新型號(hào)范圍的開環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器，這些傳感器適用于各種不同場(chǎng)合。在傳感器的開發(fā)過程中，我們特別注意了所涵蓋應(yīng)用場(chǎng)合的要求、對(duì)于力學(xué)方面以及對(duì)于電力部件與電子元件分離絕緣方面的要求。比如安裝在電池驅(qū)動(dòng)的車輛內(nèi)，我們還首次開發(fā)了適合低電壓高達(dá)100V應(yīng)用場(chǎng)合的特殊傳感器。