原标题：节省空间和功耗的3D磁传感器，适用于工业和消费类应用

　　与提高运动控制系统的性能和降低系统成本相关的挑战引领市场走向磁性设备的趋势。电流传感器用于在不中断电路的情况下测量电流，从而使测量非常安全。

　　除了电流检测外，还有几种控制技术或算法用于控制电机。各种工业设备中的控制电路必须尽可能高效、完全安全地运行。更高的效率转化为巨大的潜力，因为更大的功率和更少的散热，这可以消除发动机对散热器的需求。 电流传感器使用磁场来确定导体的电流。电流传感器可准确检测电机中的电流，以提供对同步和方向的完美控制。

　　电流传感器

　　电源和驱动系统需要监测和控制解决方案 它的操作。过去，此功能由机电执行 设备。用等效的电子设备替换这些机械设备 使监控系统变得更加通用。

　　在电流传感器的设计中，输入电流为 与输出电流隔离。与工业环境一样，许多 干扰导致测量信号不准确，使用 电流传感器可以消除这些干扰。此外，在高的情况下 电压或电流，它可以进入保护模式，中断转换 过程，从而在输入和输出之间提供隔离。

　　电流传感器可以有两种领先的技术：开环或 闭环。最初开发的电流传感器是开环霍尔 影响。电流传感器由三部分组成：磁路、 霍尔电池和放大器。闭环与开环的区别在于 在输出端添加次级绕组。闭环的优点是 几乎不存在寄生电流，不受增益变化的影响，因为 温度和更高带宽的功能。闭环磁通门测量 技术基本上通过磁通门检测器消除了霍尔效应。这 后者本质上是位于磁性空隙中的绕组 电路。

　　霍尔效应传感器是激活的设备 通过外部磁场的存在。霍尔效应本质上是一个 洛伦兹力作用在移动的每个电荷上的表现 磁场 B。当它们受到这种磁场的影响时，它们会做出反应 输出电压与场强成正比。因为 输出电压按mV量级排列，霍尔效应传感器与 其他电子元件，如放大器，以提高灵敏度和 磁滞现象。

　　Allegro 的 ACS724 电流传感器 IC 是检测工业、汽车、商业和通信系统中交流或直流电流的精确解决方案。该器件由线性霍尔传感器电路组成，其铜传导路径位于模具表面附近。施加的电流流动产生磁场，霍尔传感器检测到该磁场，并将其转换为 BiCMOS 提供的比例电压。以差分方式感知电流以在标准模式下排斥磁场，从而提高磁噪声环境中的精度(图1).

　　图 1：ACS724 的框图 [来源： 快板]

　　Danisense电流传感器技术基于闭环系统，由磁通门供电，就像磁场检测器一样。Danisense的DS200以1：500的比例工作在高达200 A的电流下工作，而DS600的电流最高可达600 A(图2).NI 在 RM-26999 4 通道 功率 测量 调节器 的 测试 中使用 了 Danisense 电流 传感器 解决 方案。其他Danisense电流传感器包括DS50UB-10V、DS200UB-10V、DS600UB-10V和DS2000UB-10V，具有高精度、高带宽和低相移的特点：这些是精确功率测量的基本要求。

　　图 2：Danisense 的最新解决方案在欧洲核子研究中心加速器中实施 [来源：CERN / 丹尼森]

　　莱姆 提供新的 LZSR 印刷电路板 (PCB) 传感器系列，用于非侵入式和隔离测量直流、交流和脉冲电流，标称范围为 100A 至 200A。该系列包括各种型号，适用于需要低失调漂移的应用。

　　电流检测模式

　　测量电机控制系统中的电流主要有三种方法：高端、低端和在线测量。当使用脉宽调制信号(PWM)驱动电机时，在线测量更难实现以获得准确的值;这主要是由于共模瞬变(dV / dt)。在具有控制反馈的逆变器系统中，相位测量对于正确估计电流至关重要。

　　在三相电机中，一系列多相PWM信号通过产生磁场(图3).无刷电机通常比有刷直流电机效率更高，主要是由于没有电刷。此外，发动机是电动切换，而不是机械切换。然而，这里描述的优点有一个消极的方面，表现为更复杂的发动机，需要电子控制才能达到最大效率。

　　图 3：三相电机的简化框图 [来源： 德州仪器]

　　在低侧电流检测中，在栅极驱动的FET中增加了一个放大器，其分流电阻位于每个开关引脚(图4).分流器的共模电压约为零;因此，放大器的鲁棒性不是要记住的重要因素。但是，该解决方案在负载和负载接地路径之间施加了进一步的电阻，从而降低了检测短路负载故障的能力。

　　图 4：电流检测的低侧测量 [来源： 德州仪器]

　　为了检测高压侧电流，在FET矩阵的电源电压之后立即在线路中插入分流器。使用这种方法，系统可以检测接地故障。在任何情况下，该放大器经历的共模电压大约是电源电压(Vsupply)的共模电压，并且需要能够满足此要求的更可靠的差分放大器。