霍尔与差分运放电流采集

一、霍尔电流采集11、MLX91208单芯片介绍MLX91208 是一款采用 Tria⊗is® 霍尔技术的单片传感器 IC。传统平面霍尔技术仅对垂直于 IC 表面施加的磁通密度敏感。IMC-Hall® 电流传感器对平行于 IC 表面施加的磁通密度敏感。这一特性是通过集成磁集中器IMC-Hall®实现的该集中器作为额外的后端工艺步骤沉积在 CMOS 芯片上。IMC-Hall® 技术已通过汽车级认证。该产品是一款单芯片霍尔传感器其输出信号与水平施加的磁通密度成正比因此适用于电流测量。它非常适合用作开环电流传感器用于 PCB 或母排安装。它具有小尺寸应用设计和简单的结构适用于从几安培到 1000安培的各种电流范围。MLX91208 的传输特性在偏移、增益或温度补偿方面可编程。线性模拟输出专为需要极快响应的应用而设计例如逆变器应用。图1.1 框图图1.2 典型应用2、芯片选型后缀CAL、CAH、CAV代表该芯片可检测的最大磁场范围即量程不同。它们在内部集成了不同大小的IMCIntegrated Magnetic Concentrator集成磁通集中器层以覆盖不同的电流检测需求。芯片型号后缀即 MLX91208CAL、MLX91208CAH或 MLX91208CAV。内部的粗调增益RG与细调增益FG。要确定芯片型号及其对应的内部增益参数可以通过以下步骤来实现。1选择芯片版本这是设计的第一步需根据待测电流的量程来选择合适的芯片版本。它们适用的电流范围有明确的推荐值可供参考。版本后缀代表芯片型号 (例)最大检测磁场 (mT)推荐电流检测范围 (A)CALMLX91208LDC-CAL-000-RE10 mT[5†L8-L9] 100ACAHMLX91208LDC-CAH-000-RE25 mT[5†L8-L9]100A - 500ACAVMLX91208LDC-CAV-000-RE60 mT[5†L8-L9]500A - 1000A2校准系统增益MLX91208 的灵敏度并非固定值而是通过其内部 EEPROM 中的RG粗调增益和FG细调增益参数来配置的。校准的目标正是确定最适合系统的 RG 和 FG 值。方法一PTC04 编程器盲校官方推荐这是最精确、最推荐的校准方法可以直接将校准参数写入芯片确保其在生命周期内性能稳定。校准流程如下获取硬件需要 Melexis 的PTC04 编程器和DB-HALL05 子板。连接待测系统将芯片与子板连接并按照实际应用安装好例如放入 U 型屏蔽罩中。进行软件校准运行官方上位机软件通过 PTC04 对芯片进行编程。软件通常引导你施加已知电流读取输出并自动计算出合适的 RG 和 FG 值最终将它们固化到芯片的 EEPROM 中。方法二MCU 软件校准适合批量生产如果已经批量生产或无法使用官方编程器也可以利用主控 MCU 进行校准。其核心思想是在应用层进行补偿而非修改芯片本身。具体校准步骤如下测量零点偏移在无电流输入I0A时通过 ADC 读取传感器输出V_offset。测量满量程输出给系统通入一个已知的大电流尽可能接近满量程记为I_max读取传感器输出V_out。计算系统灵敏度根据公式计算系统灵敏度S电流计算公式后续实际应用中MCU 通过采样到的 ADC 电压V_ADC利用公式进行实时换算即可得到当前电流值。这种方法校准的是“系统”芯片结构MCU的综合增益使用方便但其精度受限于ADC的分辨率和MCU的算法且每次系统更换都需要重新校准。如果使用这种方法需自行计算并记录合适的S和V_offset值无需关心芯片内部的 RG 和 FG。总的来说确定参数的过程即“选型→校准→验证”。因此实际的电流测量精度很大程度上取决于校准的精细程度。3、核心设计参数速查参数描述典型值 / 范围备注供电电压 (Vdd)芯片工作电压。4.5V 5.5V典型值 5V。静态输出电压 (V_out0A)0A 磁场时输出引脚电压。Vdd / 2。灵敏度 (Sensitivity)输出随磁场电流变化的斜率。根据版本和配置可从50mV/mT 至 300mV/mT(CAH) 或100mV/mT 至 700mV/mT(CAL) 不等。最大输出电压 (V_out_max)检测到最大正磁场时的输出电压。接近 Vdd。最小输出电压 (V_out_min)检测到最大负磁场时的输出电压。接近 0V。温度漂移灵敏度随温度变化的程度。典型值±150ppm/°C二、霍尔电流采集2优选CB封装的汽车级200KHz带宽电流传感器 IC。该器件提供宽电流检测范围0A至400A并且其导电路径内部电阻仅为100μΩ因此功率损耗极低。在整个IC的使用寿命期间从室温到高温的精确度为/- 2.1。2.5μs响应时间可在安全关键型应用中实现过流故障检测而强化电隔离可减少材料使用量。该器件采用5 V电源 或3.3V工作。三、差分运放电流采集精密双向电流检测放大器。借助分流电阻它们可以在从-2070V的广泛共模电压范围内感应电流无论电源电压是多少。它们的放大器增益为20V/V、60V/V和100V/V。 它们能够感应低至10 mV满量程的极低压降从而最大限度地减少测量误差。该器件可在 2.75.5V的宽电源电压范围和 -40125 ℃的工业温度范围内完全运行符合AEC-Q100标准。四、电流采集方案比较如若喜欢这篇文章不妨留下您宝贵的点赞这将是对我莫大的鼓励。