隨著國產(chǎn)新能源汽車數(shù)量的不斷增長,電流傳感器市場愈發(fā)廣闊,芯片作為傳感器的核心元件,需求也在日益增加。
逆變器是一種將直流電轉化為交流電的裝備,是新能源汽車的核心零部件,在接收整車控制器(VCU)的行駛控制指令后,將動力電池的直流電,轉換為電動機所需的三相高壓交流電;在車輛制動過程中,又起到回收電能的作用。這替代了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的角色,在新能源汽車上發(fā)揮著重要作用。霍爾電流傳感器特別適用于新能源汽車逆變器、電機等電流檢測場合,傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器靈敏度較低,受外界因素影響較大,因此應用新型霍爾電流傳感器來彌補功能缺陷,還兼具精度高、線性度好、溫度補償、可靠性高等特點。
2.1霍爾效應原理
霍爾效應是指導體放置在與其垂直的磁場中,在電流方向與磁場方向都出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。本質是固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因受到洛倫茲力而使軌跡發(fā)生偏移,在材料兩側產(chǎn)生電荷積累,形成垂直于電流方向的電場。
載流子偏移產(chǎn)生的霍爾電壓與電流的大小成正比,因此可以用霍爾電壓來測量電流大小。
霍爾效應原理圖
2.2霍爾電流傳感器
霍爾電流傳感器是基于霍爾效應研發(fā)出來的一種電流檢測傳感器,是逆變器中的核心檢測元件。霍爾電流傳感器適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換,通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被采集裝置采集和接受,因在實際應用中容易受到外界因素影響,需要對采集信號進行處理----信號調(diào)理電路。該信號調(diào)理電路可以進行放大、電壓調(diào)節(jié)、溫度補償?shù)?,為霍爾元件的偏移和靈敏度的熱漂移提供補償。
3.1霍爾元件信號調(diào)理芯片
JHM9000是久好電子推出的一款專為砷化鎵(GaAs)霍爾元件設計的信號調(diào)理芯片,可實現(xiàn)比例電壓輸出,完成線性霍爾傳感器的功能。具有精確增益和偏移調(diào)整能力的集成放大器放大了輸入的電橋信號并提供比例電壓輸出。超過200kHz的高帶寬信號帶寬確保了對磁場變化的快速響應,典型響應時間低至1.5μs。來自片上傳感器的溫度信號由ADC數(shù)字化并饋送至補償單元,該單元為霍爾元件的偏移和靈敏度的熱漂移提供高達二階的補償,應用于汽車、工業(yè)等行業(yè)。寬工作環(huán)境溫度范圍-40℃~+125℃;
3.2電路設計框圖
JHM9000典型應用電路
JHM9000功能模塊框圖
應用:霍爾開環(huán)電流傳感器、無刷直流電機、霍爾速度傳感器、線性霍爾傳感器等等