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TMR电流传感器提升电机的运作效能

发布时间:2022-07-18 来源:艾睿电子 责任编辑:wenwei

【导读】电流控制是提升电机运作效能的关键,如何准确地测量电流的强度,则需要精准的电流传感器,采用TMR技术的电流传感器将会是相关应用的理想选择之一。本文将为您介绍TMR技术的特性、电流传感器的类型,以及由Murata销售的Crocus Technology TMR电流传感器的产品特性,为您在选择产品时提供参考。


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TMR技术可实现高磁灵敏度与稳定的性能


TMR(隧道磁电阻)是指一种发生在磁性隧道结(MTJ)中的磁电阻效应,MTJ由两个导电磁性层组成,它们位于薄(纳米级)但高度坚固的绝缘层的两侧,一个磁性层具有固定的磁矩方向,而另一层可以自由改变以跟随局部磁场的方向。在绝缘层相当薄的情况下,电子可以从一个铁磁体隧穿过去另一边,其穿隧电阻大小随两边铁磁材料相对方向变化。磁电阻效应是磁阻式随机存取内存(MRAM)与硬盘中的磁性读写头的科学基础,也被应用于传感领域。


采用TMR技术的传感器有时与霍尔效应传感器具有相同的用途,但由于TMR基于不同的物理现象,因此以完全不同的方式工作,这解释了它们作为磁传感器的优越特性,磁阻效应是器件在外部磁场的影响下改变其电阻值的特性,因此可以在各种应用中对各种磁场进行电检测。


Crocus Technology开发并应用了其创新的XtremeSense® TMR技术,以提供用于许多应用的卓越磁感应性能。XtremeSense® TMR技术可实现高磁灵敏度、在温度范围内稳定的性能、低噪声和低功耗,使其可用于各种终端产品和市场。


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电流传感器可检测电流供进一步分析与控制


电流传感器则是一种可以侦测导线内电流的器件,并且产生和电流成比例的信号,其产生的信号可以是模拟或是数字的电压或是电流信号,这些信号可以接到仪表(例如电流表)显示,也可以存储在数据撷取系统中,以便做进一步的分析或控制。


电流传感器所感测的电流和输出信号可以在交流电输入时以模拟输出或双极输出,它可复制感测电流的波形,也可以用单极输出,其会与检测电流的平均值或RMS值成正比。在直流输入时,则可用单极输出来复制感应电流的波形,或是以数字输出,可在当检测到的电流超过某个阈值时切换。


电流的测量可以根据基本的物理原理进行分类,例如,法拉第感应定律、磁场传感器、法拉第效应、霍尔效应传感器、变压器或电流钳表、磁通门传感器、分流电阻器、光纤电流传感器、罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)、磁阻(MR)等,本文所介绍的TMR则属于磁阻技术,除了TMR之外,基于磁阻的传感器还有各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、巨磁阻抗(GMI)等技术,这些磁场传感器适用于交流和直流电流的检测,精度高于霍尔效应,已经获得业界的广泛采用。


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低功耗、高灵敏度的高精度传感器


由Crocus所推出的磁传感器产品是基于其创新的XtremeSense® TMR技术,利用单片技术使磁传感器能够完全集成在专有CMOS光刻工艺之上,从而简化制造流程,并实现更高水平的集成和性能指标,并可在较宽的温度范围内实现高灵敏度、低噪声和稳定的性能。


这些磁传感器不仅具有高磁传感性能,而且具有可靠性、小尺寸、电流和热隔离、高频操作和低功耗等优点,具有高灵敏度和低噪声以及纳米级低功耗,并在温度范围内提供高可靠性和稳定的磁性能,在极端操作环境下也能提供出色的稳固性。这些特性使其非常适合许多不同的操作环境,以及对准确性和快速响应很重要的应用,是物联网和工业应用的理想传感解决方案,广泛使用在电机/运动控制、能源管理系统、逆变器、电池管理、充电管理和许多其他应用。


Crocus所推出的TMR传感器包括电流传感器(接触式、非接触式)与位置传感器(开关、一维、二维),本文所介绍的接触式电流传感器则是高分辨率、高带宽和完全集成的传感器,是太阳能发电系统、电池管理系统、服务器电源分配单元(PDU)、电机控制、电机、冰箱、笔记本电脑和安全组件等产品的解决方案。


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高精度隔离式TMR电流传感器


由Crocus所推出的CT43x XtremeSense® TMR传感器,是具有过流故障检测功能的1 MHz带宽、高精度隔离式电流传感器,CT430(VCC = 5.0 V)与CT431 (VCC = 3.3 V)均是高带宽和超低噪声集成接触式电流传感器,它使用Crocus Technology的XtremeSense® TMR技术,为许多消费者、企业和工业应用提供高精度电流测量。它支持八个电流范围,其中集成载流导体(CCC)将处理高达65 A的电流,并将电流测量值生成为线性模拟输出电压。它在电压和整个温度范围内(-40℃至+125℃)实现了小于±1.0%满量程(FS)的总输出误差。


CT43x XtremeSense® TMR传感器具有1 MHz带宽和300ns响应时间的快速响应能力,电流消耗约为6.0 mA,CT430具有9.0 mARMS、CT431具有9.5 mARMS的超低噪声的高信噪比(SNR),并均具有-54 dB的集成共模场抑制,以确保杂散场不会影响工作应用中的测量。CT43x具有集成的过流检测(OCD)电路,可识别故障引脚(FLT#)上输出的超出范围的电流,FLT#是一个漏极开路、低电平有效数字信号,可由CT43x激活以提醒例如微控制器发生的故障情况。CT43x采用行业标准的16引脚SOIC-Wide封装,通过UL/IEC 62387、UL1577以及IEC 61000-4-5认证,“绿色环保”且符合RoHS标准。CT43x可广泛应用于电机控制、PLC/控制板、太阳能/电力逆变器、户外用品、UPS、SMPS和电信电源、电池管理系统、智能家电、智能电表、住宅/商用暖通空调、工业设备、电源、过流故障保护等领域。


结语


电流传感器应用领域相当广泛,更在电机运作的效率扮演关键性的角色,本文介绍的Crocus TMR电流传感器具备高带宽、超低噪声与高精度特性,将会是电机控制与各种消费及工业应用的理想选择之一。



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