關(guān)鍵要點(diǎn)

?電流傳感器是測(cè)量電路中電流的傳感器。

?根據(jù)電流檢測(cè)方法的不同，大致可分為電阻檢測(cè)型和磁場(chǎng)檢測(cè)型兩大類(lèi)。

?電阻檢測(cè)型是將分流電阻器產(chǎn)生的電壓降轉(zhuǎn)換為電流的方法。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉但缺點(diǎn)是存在功率損耗和發(fā)熱問(wèn)題。

?磁場(chǎng)檢測(cè)型有使用磁芯和不使用磁芯兩種方法。

?有磁芯的磁場(chǎng)檢測(cè)型是非接觸式的且功率損耗小，但缺點(diǎn)是安裝面積比較大。

?無(wú)磁芯磁場(chǎng)檢測(cè)型的傳統(tǒng)霍爾傳感器由于集成在IC中而體積小，但需要在IC內(nèi)部引入電流，因此會(huì)產(chǎn)生功率損耗。

?新一代無(wú)磁芯磁場(chǎng)檢測(cè)型MI傳感器的特點(diǎn)是不需要將電流引入封裝內(nèi)部，無(wú)需接觸即可檢測(cè)磁場(chǎng)，因此基本上不會(huì)產(chǎn)生功率損耗，同時(shí)具有更高的靈敏度。

電流檢測(cè)被廣泛應(yīng)用于測(cè)量、控制和安全保障等多種用途。檢測(cè)電流的傳感器根據(jù)其檢測(cè)方式可分為多種類(lèi)型。

1什么是電流傳感器

電流傳感器是測(cè)量電路中電流的傳感器。根據(jù)電流檢測(cè)方法的不同，大致可分為電阻檢測(cè)型和磁場(chǎng)檢測(cè)型兩大類(lèi)。

●電阻檢測(cè)型

利用歐姆定律，將分流電阻器產(chǎn)生的電壓降轉(zhuǎn)換為電流的方法。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且易于操作，但缺點(diǎn)是需要利用電阻產(chǎn)生的電壓降，存在功率損耗和發(fā)熱問(wèn)題。

●磁場(chǎng)檢測(cè)型

磁場(chǎng)檢測(cè)型是通過(guò)測(cè)量電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量，有使用磁芯和不使用磁芯兩種方法。

<有磁芯>

通過(guò)測(cè)量電流流經(jīng)電流導(dǎo)線時(shí)磁芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是非接觸式且功率損耗小，但缺點(diǎn)是磁芯的尺寸會(huì)導(dǎo)致安裝面積比其他方法大。

<無(wú)磁芯：霍爾傳感器>

利用霍爾元件，通過(guò)霍爾效應(yīng)將電流周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電壓(霍爾電壓)，并根據(jù)該電壓獲取電流值。由于霍爾元件產(chǎn)生的電壓很小，因此需要放大電路(運(yùn)算放大器)。近年來(lái)，由霍爾元件和放大電路組成的IC(稱(chēng)為“霍爾IC”等)被廣泛使用。該方法需要在IC內(nèi)部引入電流，因此會(huì)產(chǎn)生功率損耗。

<無(wú)磁芯：MI傳感器>

使用了MI(Magneto Impedance)器件的非接觸式電流傳感器。其主要特點(diǎn)是無(wú)需將電流引入封裝內(nèi)部，無(wú)需接觸即可檢測(cè)磁場(chǎng)，因此幾乎沒(méi)有功率損耗。另一個(gè)特點(diǎn)是其靈敏度比霍爾傳感器更高。

2MI電流傳感器的應(yīng)用實(shí)例

MI電流傳感器可以解決“非接觸式，損耗小，但安裝面積大（有磁芯）”以及“需將電流引入IC，因此功率損耗大（無(wú)磁芯：霍爾傳感器）”等磁場(chǎng)檢測(cè)型電流傳感器所存在的問(wèn)題。以實(shí)際的MI傳感器ICBM14270AMUV-LB為例進(jìn)行說(shuō)明。

BM14270AMUV-LB是一種采用特殊非晶絲材料并利用其磁阻抗效應(yīng)的新一代傳感器。該傳感器擁有超高的磁檢測(cè)靈敏度，可以高精度地測(cè)量磁場(chǎng)的微小變化。

因此，無(wú)需將電流引入封裝內(nèi)部，即可實(shí)現(xiàn)非接觸式且高精度的電流檢測(cè)（磁檢測(cè)）。與霍爾傳感器的磁場(chǎng)檢測(cè)對(duì)比圖如下所示。

如上所述，MI電流傳感器是非接觸式的，也無(wú)需將電流引入IC，因此即使測(cè)量大電流時(shí)也基本上不會(huì)產(chǎn)生損耗或發(fā)熱，從而具有更高的可靠性并且可以進(jìn)一步減少安裝面積。另外，IC的體積也非常小。

BM14270AMUV-LB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和基本應(yīng)用電路如下所示。

MI傳感器器件的模擬輸出信號(hào)經(jīng)放大器接收后，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理，再經(jīng)由信號(hào)調(diào)理電路，最終通過(guò)I^2^C接口與外部主機(jī)(微控制器等)進(jìn)行通信。輸出分辨率高達(dá)14位。工作時(shí)的消耗電流僅為70μA(Typ)，與其他電流傳感器相比非常小。其主要的電氣和封裝規(guī)格如下：

工作電源電壓范圍： 2.7 V～5.5 V

工作時(shí)的消耗電流(20 SPS)： 70 μA(Typ)

可測(cè)量的輸入磁場(chǎng)范圍： ±280 μT(Typ)

磁靈敏度： 0.045 μT/LSB(Typ)

工作溫度范圍： -40℃～+125℃

封裝：VQFN20QV3535

VQFN20QV35353.50×3.50×1.00(mm)

為了測(cè)量電流，需要根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行如下電路板布局和安裝。詳情請(qǐng)參閱產(chǎn)品規(guī)格書(shū)。

BM14270AMUV-LB配備了兩個(gè)具有不同磁場(chǎng)檢測(cè)方向的傳感器，采用將兩個(gè)傳感器檢測(cè)到的磁場(chǎng)差值進(jìn)行輸出的結(jié)構(gòu)，因此輸出等于傳感器A減傳感器B的值。

以下為電路板的走線布局示例。通過(guò)這種布局設(shè)計(jì)，可在兩個(gè)傳感器上施加不同方向的磁場(chǎng)，從而檢測(cè)出與電流量相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)。此外，由于外部干擾磁場(chǎng)對(duì)兩個(gè)傳感器施加的方向相同，因此可以消除工作范圍內(nèi)的干擾磁場(chǎng)影響。

產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中還詳細(xì)介紹了通過(guò)I2C通信的格式。關(guān)于已獲取數(shù)據(jù)的讀取等操作方法，請(qǐng)參閱產(chǎn)品規(guī)格書(shū)。