原标题：设备设计者为何应考虑将霍尔效应传感器芯片用于电机控制

　　冰箱、洗衣机、空调等设备中的电机控制电路需在高效、可靠、安全运行的同时，满足成本要求。随着世界对能源效率的高度关注，设备制造商应考虑将霍尔效应电流传感器芯片用于电机控制。介绍第 1 章：精度影响电机转矩第 2 章：响应时间影响效率第 3 章：低电阻可降低功耗第 4 章：封装设计提升性能第 5 章：高电压下的高隔离要求

　　介绍：冰箱、洗衣机、空调等设备中的电机控制电路需在高效、可靠、安全运行的同时，满足成本要求。随着世界对能源效率的高度关注，设备制造商应考虑将霍尔效应电流传感器芯片用于电机控制。无论是用于高压侧(靠近电源电位)应用还是低压侧(靠近接地电位)应用中，这些电流感应芯片均可直接提升电机的效率。这些霍尔效应传感器芯片用于判断何时向电机线圈供电，以尽可能高效地控制电机。芯片将流过集成于封装内部的导体的电流所产生的磁场转化成与电流成正比的电压信号。有多种控制技术或运算法则可与电流传感搭配应用来控制电机。这就是霍尔效应传感器芯片的精度和响应时间至关重要的原因。一般而言，电流传感器芯片的精度越高、响应时间越快，就能越好地控制电机，带来更高效的设计。较高的效率为更小的电机增加了输出功率并减少了热损耗，这能省去电机中冷却装置或散热装置的需求。每个设备应用都不同，且受特定电机控制技术或运算法则和电机类型的影响。因此，设计者需通过评估可提高电机效率的各种关键设计特性，确保为其应用选择合适的霍尔效应传感器芯片。这些特性包括精度、响应时间、功耗和封装。电压隔离是高压侧应用的另一个重要标准。我们将逐一介绍这些规格。

　　第一章精度影响电机转矩无论是高压侧还是低压侧检测配置，设计高能效设备的设备制造商需要电流传感器芯片来精确测量电机中的电流，从而控制电机定时和方向。精度越高，就能更好和更严格地控制电机。例如，在三相电机中，应同时换相才能实现最高效率。为确保电机以最高效率运行，必需对电机进行精确控制，因此，高精度电流传感器必不可少。切换应该尽可能靠近零电流点，以避免感应开关损耗和电压尖峰。开关晶体管需要一定的死区时间，因此，切换需要一些时间，不会完全在零电流的情况下发生。将载流导体和霍尔传感器芯片收纳于一个芯片封装内的创新霍尔效应电流传感器芯片。将导体置于极为靠近霍尔传感器芯片的地方，最大程度增强磁场强度，以提高芯片的精度。对这些芯片进行内部编程，以补偿全温度范围的偏移和灵敏度，进一步提高了其精度和系统可靠性。良好的零电流检测能在感性负载于载流期间被切换的情况下检测到高压和体二极管电流，可帮助保护 MOSFET、IGBT 等功率切换装置不受损坏。

　　将载流导体和霍尔传感器芯片收纳于一个芯片封装内的创新霍尔效应电流传感器芯片。

　　第二章 响应时间影响效率在三相电机应用中，如果电机换向时间未得到优化，电机就无法达到其最大转矩，从而导致电机和系统的效率降低。输出响应快的电流传感器芯片可实现更小的控制环路延迟和更精确的电机控制，从而在电机换向过程中实现更高的效率。

　　比如，对于低压侧传感，可实现不足 2 微秒的快速故障输出，在短路或过电流的情况下保护 IGBT 或其他开关设备免受损坏。它也能在电机控制中作为冗余故障功能使用。

多种电流规格传感器芯片，它们不但可通过提供精准的电机控制改善空调设备的能效，确保低噪音和高可靠性，还具有快速故障状况检测功能，避免系统受损。

　　第三章 低电阻可降低功耗

　　芯片中的集成载流导体采用较低电阻值降低功耗，从而提高设备设计的整体效率。单片霍尔效应电流传感器芯片采用低电阻导体，这可随着被检测电流的增大降低功耗。因此，与其他替代解决方案(包括检测电阻)相比，芯片可提供更高效的电流检测解决方案。

　　设计者在电流检测应用中采用检测电阻时，通常使用的电阻值为 5- 10毫欧。增加电流通过电阻器时电阻器上产生的电压则需要更大的电阻值。如果电阻器的电压较低，基于检测电阻和放大器的电流传感解决方案的测量误差就会变大。使用检测电阻时存在固有精度与功耗的权衡，但霍尔效应电流传感器芯片不存在这种权衡，因为霍尔芯片感应的是导体周围的磁场，而不是导体上产生的电压。这一特点使霍尔效应电流传感器芯片的功耗非常低，大约低于普通检测电阻或检测电阻解决方案 5-10 倍。检测电阻和放大器解决方案需要可处理较大共模电压的光隔离器或放大器，由于设计过于昂贵、复杂，一般不用于高压侧应用。霍尔效应电流传感器芯片的载流导体与芯片之间没有电气接触，导体的电位可偏置几百伏且确保传感器良好运行。

“霍尔效应电流传感器芯片的载流导体与芯片之间没有电气接触，导体的电位可偏置几百伏且确保传感器的良好运行。”

　　第四章 封装设计提升性能在空间受限的应用中，占地面积和封装尺寸非常重要。小型封装尺寸不仅可以节省印刷电路板 (PCB) 的空间，还能降低系统的总体成本。CH704等集成霍尔效应传感器芯片可提供紧凑解决方案，并具有高压隔离功能，可替代需要执行同一功能的检测电阻、光放大器和隔离电路。除了节省印刷电路板 (PCB) 的空间以外，单片霍尔效应电流传感器芯片将所有必需传感功能集于一个芯片之上，与电流变压器和检测电阻/放大器解决方案相比大大降低了物料清单成本。集成器件的主要导体电阻低，使用它们可降低功耗。集成解决方案的另一个优点是：可在室温和高温条件下对部件进行逐个测试和调试，以确保其在整个工作温度范围内达到最高精度。设计者不必对其进行调试和测试。这些设备基本为“即插即用”，为设计者提供快速进入市场的解决方案。

集成霍尔电流传感器芯片产品组合具有符合各种电机控制要求(对冰箱的能效、安全和可靠性要求至关重要)的性能特点。

　　第 5 章：高电压下的高隔离要求隔离是检测电线电压时最重要的参数之一。电压隔离旨在保护用户，避免其接触电源电压和触电。例如，检测电阻/光放大器解决方案不适用于三相电机应用，因为高隔离光放大器不是太过昂贵就是精度太差或不适用于所需额定电压。电流变压器通常体积较大，占用大量电路板空间，但霍尔效应电流传感器芯片则身形小巧。电流变压器的另一个缺点是它们无法测量直流电流，这造成了一些设计限制。尽管现在有许多电流检测方法，但低成本、大批量应用中常见的只有三种。其他都是昂贵的实验室系统、新兴技术或很少使用的方法。常用技术包括：电阻式、霍尔效应和电流变压器。

　　隔离是检测电线电压时最重要的参数之一。电压隔离旨在保护用户，避免其接触电源电压和触电。例如，检测电阻/光放大器解决方案不适用于三相电机应用，因为高度隔离光放大器不是太过昂贵就是精度太差或不适用于所需额定电压。电流变压器通常体积较大，会占用大量电路板空间，但霍尔效应电流传感器芯片则身形小巧。电流变压器的另一个缺点是它们无法测量直流电流，这造成了一些设计限制。

　　总结设备电机控制电路需以高性价比满足能效、安全和可靠性要求。选择合适的电流检测解决方案可在设计复杂性、能效和成本方面实现整体改善。电流传感器解决方案从多个规格影响着电机和系统效率，包括精度、响应时间、功耗和电阻。集成霍尔效应电流传感器芯片可提供紧凑型电流检测，且精度高、响应快、可实现高电压隔离，满足低压侧和高压侧应用的要求。此外，这些设备采用低电阻导体，可降低功耗，有助于满足全球能效要求。