霍爾效應(yīng)傳感器集成電路的關(guān)鍵設(shè)計特征

本文討論了為什么電器設(shè)計人員應(yīng)考慮將霍爾效應(yīng)傳感器集成電路（IC）用于電機(jī)控制。本文檔涵蓋了提高電機(jī)效率的幾個關(guān)鍵設(shè)計特征，例如精度，響應(yīng)時間，功耗和封裝。

介紹

包括冰箱，洗衣機(jī)和空調(diào)在內(nèi)的設(shè)備中的電機(jī)控制電路需要在滿足成本要求的同時更有效，可靠和安全地運(yùn)行。隨著人們越來越關(guān)注能源效率，電器制造商應(yīng)考慮使用霍爾效應(yīng)電流傳感器IC進(jìn)行電機(jī)控制。

無論是在高端（近電源電勢）還是低端（近地電勢）應(yīng)用中，這些電流檢測設(shè)備都可以直接提高電動機(jī)的效率。這些霍爾效應(yīng)傳感器IC用于確定何時向電動機(jī)線圈施加電流以盡可能有效地控制電動機(jī)。IC將流經(jīng)集成到IC封裝中的導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)換成與該電流成正比的電壓。

除電流檢測外，還有許多用于控制電機(jī)的控制技術(shù)或算法。這就是霍爾效應(yīng)傳感器IC的精度和響應(yīng)時間至關(guān)重要的地方。通常，電流傳感器IC越準(zhǔn)確和越快，則電動機(jī)的控制能力就越好，從而可以提高設(shè)計效率。由于功率輸出的增加和散熱的降低，更高的效率轉(zhuǎn)化為小型電機(jī)的潛力，這可以消除對電機(jī)中冷卻設(shè)備或散熱器的需求。

每個設(shè)備的應(yīng)用都是不同的，并且受特定的電動機(jī)控制技術(shù)或算法以及電動機(jī)類型的影響。因此，設(shè)計人員需要通過評估提高電機(jī)效率的幾個關(guān)鍵設(shè)計特性，確保將正確的霍爾效應(yīng)傳感器IC與他們的應(yīng)用相匹配。這些特性包括準(zhǔn)確性，響應(yīng)時間，功耗和封裝。電壓隔離是高端應(yīng)用的另一個重要標(biāo)準(zhǔn)。我們將分別查看每個規(guī)范。

精度會影響電動機(jī)的扭矩

無論是高端檢測配置還是低端檢測配置，為實(shí)現(xiàn)高能效而設(shè)計的設(shè)備制造商都需要電流傳感器IC來準(zhǔn)確檢測電動機(jī)中的電流，以控制電動機(jī)的時序和方向。更高的精度直接轉(zhuǎn)化為更好，更嚴(yán)格的電動機(jī)控制。

例如，在三相電動機(jī)中，所有三相都應(yīng)同時切換以實(shí)現(xiàn)最高效率。為了使電動機(jī)在其峰值效率點(diǎn)運(yùn)行，需要對其進(jìn)行精確控制，這需要高度精確的電流傳感器。開關(guān)應(yīng)盡可能靠近零電流點(diǎn)進(jìn)行，以避免感應(yīng)開關(guān)功率損耗和電壓尖峰。開關(guān)晶體管需要空載時間，因此切換需要一些時間，并且不會完全在零電流點(diǎn)。

Allegro提供了創(chuàng)新的霍爾效應(yīng)電流傳感器IC，該電流傳感器將載流導(dǎo)體和霍爾傳感器IC集成在單個IC封裝中。通過將導(dǎo)體放置在靠近霍爾傳感器IC的位置，可以最大程度地提高磁場強(qiáng)度，從而提高了IC的精度。一些示例包括ACS710，ACS711，ACS712和ACS758。

Allegro在內(nèi)部對這些單片器件進(jìn)行編程，以補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)的偏移和靈敏度，從而進(jìn)一步提高了精度和系統(tǒng)可靠性。良好的零電流檢測可以幫助保護(hù)MOSFET和IGBT等功率開關(guān)器件免受損壞，因?yàn)槿绻诔休d電流的同時切換感性負(fù)載，它們就會看到高電壓和體二極管電流。

響應(yīng)時間影響效率

在三相電機(jī)應(yīng)用中，如果未優(yōu)化電機(jī)換向正時，則電機(jī)將無法達(dá)到其峰值轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致電機(jī)和系統(tǒng)效率降低。提供快速輸出響應(yīng)時間的電流傳感器IC可實(shí)現(xiàn)更小的控制環(huán)路延遲和更精確的電機(jī)控制，從而直接轉(zhuǎn)化為更高的電機(jī)換向效率。

例如，Allegro的霍爾效應(yīng)電流傳感器IC的響應(yīng)時間在4到6微秒之間。例如，對于低側(cè)檢測，ACS711提供4.6微秒的響應(yīng)時間，并提供小于2微秒的快速故障輸出，有助于防止在短路或過流情況下?lián)p壞IGBT或其他開關(guān)器件。它也可以用作電動機(jī)控制中的冗余故障功能。

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