【应用】国产霍尔电流传感器CC6903用于VPX类型数据处理板电流测量，精度高达3%

时间： 2020-11-26 来源：世强

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芯进电子的霍尔电流传感器CC6903，是一款高性能单端输出的线性电流传感器，具有多种测量范围可选。可以作为有效的交流（AC）或者直流（DC）电流检测方案。CC6903 内部集成了一颗高精度，低噪声的线性霍尔电路和一根低阻抗的主电流导线。当采样电流流经主电流导线，其产生的磁场在霍尔电路上感应出相应的电信号，经过信号处理电路输出电压信号，使得产品更易于使用。线性霍尔电路采用先进的 BiCMOS 制程生产，包含了高灵敏度霍尔传感器，霍尔信号预放大器，高精度的霍尔温度补偿单元，振荡器，动态失调消除电路和放大器输出模块。

CC6903可广泛用于电机控制、负载监测系统、开关电源过流故障保护等应用场景。具有使用简单，测量精度高，而且具有价格优势，性价比高。

在嵌入式板卡设计中，为了了解板卡的功耗，常常需要对板卡上的电流进行监控。该项目是一块VPX类型的数据处理板，整板功耗最大25W，板上集成了电压电流监控单元(由STM32F407和外围电路组成)，其中就采用了CC6903来测量12V输入的电流值。

CC6903采集电流的原理框图如下所示。

图 1 CC6903电流采集原理框图

电路工作流程如下。

板卡由VPX连接器提供12V电源输入，经过CC6903测量电流后再由DC/DC电压转换器把12V电源转换为5V、3.3V等电压提供给板卡上的器件使用。CC6903把12V的电流转换为相应的电压值送给STM32F407的ADC转换为数字信号，经过STM32F407计算出实际的电流值，再通过I2C总线经由VPX连接器发送给远程服务器进行统计，实现了板卡功耗的实时监控。

CC6903内部功能框图如下所示。

CC6903内部集成了高灵敏度的霍尔传感器，它将电流信号转换为电压信号，再由内部的放大器和补偿电路进行处理后送出。我们的板卡功耗最大25W，本来选择5A的CC6903SO-05A即可满足要求，但是咨询厂家后，CC6903SO-05A并没有生产，他们推荐CC6903SO-10A，经过评估后，也可以满足我们的测量要求。

CC6903SO-10A的主要参数如下表所示。

表 1 CC6903SO-10A主要参数列表

CC6903电流采集电路图如下所示。

图 2 CC6903电流采集电路图

电路的12V输入端串联了一颗电感,并联了一颗TVS二极管对板卡输入进行保护。电感用于对输入电压的突变进行吸收，TVS二极管用于输入电压瞬间过压时可以导通泄放能量，同时TVS二极管还可以防止电源反接，一旦12V电源接反，TVS会反向导通，从而保护后级电路不被反接电压击穿。12V输出添加一颗LED作为电源上电指示，可以直观了解12V是否通电。CC6903SO-10A采用3.3V供电，该电源必须早于12V提供，以保证Vout输出正确值。因为CC6903SO-10A设计可用于测量交流电流，所以在输入电流为0时，其输出电压为Vcc/2。这里Vcc为3.3V，所以其0电流的输出电压为1.65V，而CC6903SO-10A的灵敏度标称值为132mV/A,因此其输出电压计算公式为:

Vo=I*(0.127~0.135)+Vcc/2(V)

板卡的实物图如下所示。图中U9即为CC6903SO-10A。

图 3 CC6903实物图

板卡实际测试，CC6903输出电压值和ADC采样计算的电流值如下表所示。

表 2 CC6903SO-10A实际测试数据表

从上表的测试数据来看，误差有些偏大，后来经过分析，因为我们计算电流采用的灵敏度值是132mV/A，而CC6903的灵敏度范围是127~135mV/A，因此再次用135mV/A进行了计算，结果误差都在3%左右，符合数据手册给出的条件，因此测试结果满足要求而且达到了预期的测量精度。

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