【技术】Melexis电流传感器设计指导之传统霍尔电流传感器
MELEXIS的电流传感器系列产品，都是基于霍尔原理，采用非接触的方式来实现电流检测。这种方式可在电气上做到完全隔离、在安全性、精度等方面都有很好的保证。产品系列又分为传统霍尔、内部带集磁片（IMC）的平面霍尔和一体化集成式（integrated primary）电流传感器三种。本文主要介绍MELEXIS的传统霍尔电流传感器设计方面所涉及到的相关问题，供用户参考。
传统霍尔电流传感器
MELEXIS的传统霍尔电流传感器主要有MLX91207和MLX91209两大系列产品。两者工作温度范围均为-40℃～150℃，只是在封装和灵敏度范围上有所差异。两者的选型信息如表1列所示。
表1：MLX91207和MLX91209电流传感器选型信息
由于传统的这种霍尔电流传感器，要求流过电流的导体产生的磁场磁力线垂直穿过芯片里面的霍尔盘，因此需要使用环形（C形）磁芯做磁汇聚。通电导线穿过环形磁芯，电流传感器安装在环形磁芯的开口气隙（宽度2-5mm）上。霍尔盘两端产生正比于导线上电流大小的霍尔电压信号。经过内部多级放大器放大、滤波处理后输出模拟电压信号。由于有磁芯，可以获得较强的磁场增益，并且具有很强的抗串扰性能。适合用于中等及强电流检测的场合。对终端用户来说使用也很方便。
但正所谓成也萧何败萧何，正因为有磁芯的存在，使得传感器的检测精度和性能（受制于磁芯的磁饱和、磁滞，频率响应特性和热漂移），体积、重量及成本方面都受其严重的影响和制约。
传统霍尔电流传感器磁设计，主要包括磁芯材料选择（目前能做这种磁芯材料的厂家很多，在搜索引擎上一搜一大把，用户可多家咨询和对比，做最优选择。）、形状和尺寸设计。需要根据测量电流的范围来选择和设计。图1列出了MLX91207和MLX91209两者的磁芯形状和气隙方面要求。
图1：MLX91207和MLX91209两者的磁芯形状
传感器所在位置宽度d（气隙中心）、磁感应强度B、导线上流过的电流I，这三者之间的关系可通过如下公式来估算：
以MELEXIS提供的MLX91207的评估模块和3种不同气隙的磁芯为例，通过上述计算公式，来选择不同灵敏度版本的型号。
MLX91207的电路设计，相对来说比较简单，可按照图2的推荐电路和器件参数来进行设计。图2中的电路图是将输出做了低电压钳位设计（输出通过R1下拉到地），也可以上拉钳位，或者直接通过滤波电容滤波后输出到后级MCU的ADC，实现模数转换。值得一提的是，MLX91207内部集成温度传感器，其检测到的随温度变化的电压信号（367mV到2930mV对应的温度-40℃到125°C），也可以直接输出給后级MCU的ADC，做传感器自身或工作环境温度检测使用。
图2：MLX91207推荐电路和器件参数
本文针对MELEXIS的传统霍尔电流传感器MLX91207/MLX91209相关的设计问题，做了初步介绍，希望对读者有所获益。对于MLX91209及平面霍尔MLX91208及一体化集成式电流传感器MLX91210的设计问题，由于篇幅有限，将陆续在后面为大家介绍。
如需MELEXIS电流传感器的样品，可与世强做进一步联系。相关产品的数据手册和设计资料，可通过世强元件电商APP搜索下载。
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zdr69909057 Lv8. 研究员 2020-10-30了解下 -
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木chen Lv8. 研究员 2017-12-25专业大厂 -
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