高精度高带宽AMR电流传感器解析

嵌入式电子系统目前面临多种挑战——从散热管理,到功率密度的提升,再到电池寿命等等,而精确的电流测量则是提供解决方案的必要核心之一。

        通过精确测量系统的电流,我们可以查看它是否以最佳级别运行,判断处理器的计算或工作负载是否需要优化。同时,精确的电流数据能够让系统服务商根据所用的工作量或计算能力向客户端收费。

电流传感器

        当我们需要了解系统的工作效率时,可以通过电路中的电流传感得到精确的性能反馈。在控制、保护和测量电路中,电流传感器测量系统内的功率流,动态控制开关频率,以最大限度地减少损耗。在开关阶段,任何通过开关晶体管的电流或电压都是能量浪费,准确和快速的电流测量成为了减少零电流和零电压开关系统损耗的关键所在。

图1: 电流传感器广泛应用于控制、保护和测量电路中

什么是AMR技术

        各向异性磁阻(AMR)电流传感器能够采用小型SMT封装,提供高精度和高带宽。与感应电阻、霍尔效应器件和电流互感器相比,基于AMR的电流传感器是由NiFe薄膜制成的嵌入式器件,对磁场具有非常高的灵敏度和带宽响应。

图2:与电阻、霍尔器件和电流互感器相比,基于AMR的电流传感器对磁场具有非常高的灵敏度和带宽响应。

        相较于传统方法,基于AMR的传感器在需要隔离的应用中就显得尤为重要。例如:管理电流时最简单的方法之一是使用一个串联电阻,测量流过它的电压。但这个解决方案会产生连锁反应,简而言之,如果需要增加隔离(对于更高电压/电流的应用来说),那么组件数量会增加,从而增加成本并产生一系列由于组件数量增加而带来的问题。

        另一种方法是使用具有饱和效应的电流互感器,但这种解决方案略显笨重。第三种方法是在间隙中放置霍尔效应传感器,用它测量通过导线的电流,但缺陷是精度往往不够。

        AMR电流传感器的单芯片解决方案,相较以上方案有其独特的过人之处。与分流电阻器相比,AMR技术采用绝缘基板,隔离电压为4.8kV,不需要电容以外的其他元件;与电流互感器相比,AMR技术不仅体积小,而且能够响应双向直流和交流电流;与基于霍尔效应的解决方案相比,AMR技术提供了1.5MHz的带宽,有更低的偏移量,精度更好,相移更低。通过结合AMR技术快速的输出阶跃响应,能够为我们提供精确而紧凑的解决方案,为电力系统的保护和控制保驾护航。

AMR电流传感器应用优势

        除了电源和数据中心,电机驱动和逆变器等其他应用程序也都受益于AMR电流传感器。同样受益的还有不间断电源(UPS),从AC-DC变换器到电池管理,再到DC-AC变换器。与此同时,在人工智能和云的应用中,使用功率跟踪来监控性能时,高精度AMR传感器可以帮助优化处理器的使用量

新纳AMR电流传感器特性

        新纳MCX1101系列AMR电流传感器是集成的单芯片双向电流传感器,支持3.3V和5V的电源电压。新纳电流传感器的特点是能够提供更高的精确度和更宽的动态范围。例如,±20A版本的精确度为±0.6%(典型值),并保证在85°C时也能够满足±2.0%的精确度。MCX1101系列采用SOIC-16封装,并通过了隔离应用的UL/IEC/EN认证。

        MCX1101系列电流传感器在单芯片中实现了高准确度、高带宽(1.5MHz)、低相位延迟、快速响应和4.8kV隔离电压的有机统一,使它成为电源保护、逆变器和电机控制等应用领域的理想选择。MCX1101系列电流传感器可保证了20mA的零点误差,在响应时间为300ns的基础上,还配有电流超标检测功能,反应时间为200ns。产品支持±50A、±20A和±5A三种额定输入电流,并可选固定增益输出(“MCA”)和比率输出(“MCR”)两种版本。

展望

        当涉及到电源、变速马达控制逆变器、UPS和电动汽车时,AMR电流传感器就是功率传输或电机控制应用的最佳选择。得益于其采用的结构和材料,这些传感器具有固有的高灵敏度、快速响应和宽带宽。其中,快速响应和高带宽能够让基于AMR的电流传感器非常适合于基于SiC和GaN的快速切换电源模块,方便电力系统设计人员构建更高速度和更小的组件。众多优势的结合使得基于AMR的电流传感器成为了下一代电力系统中电源管理的理想选择。

        如需了解新纳AMR电流传感器更多信息,请访问

        https://www.aceinna.cn/current-sensors

 

关于新纳传感系统有限公司

        新纳传感系统有限公司是全球领先的MEMS传感解决方案提供商,产品线包括基于磁阻薄膜的高频率高带宽电流传感器、高性能代码开源惯性测量单元(IMU)、高精度实时动态(RTK)导航系统和厘米级精度定位服务。公司在中国无锡设有研发与生产基地,并在波士顿、芝加哥和硅谷设有全球研发中心。请访问新纳官网www.aceinna.cn了解更多信息。