Soluzione Miniaturizzata ad Alta Densità di Trasformatore di Corrente a Basso Voltaggio (LVCT) ad Effetto Hall
I. Sfide tecniche e obiettivi
I tradizionali trasformatori di corrente (CT) soffrono di dimensioni ingombranti, limitazioni di misurazione solo in corrente alternata e rischi di saturazione magnetica. Rispondendo alle esigenze dei moderni sistemi elettronici compatti (ad esempio, gestione delle batterie, driver servo, inversori compatti) per risparmiare spazio, design leggero, rilevamento in corrente continua e risposta ad alta frequenza, questa soluzione offre un approccio di rilevamento del corrente basato sull'effetto Hall miniaturizzato, ad alta densità e compatibile con AC/DC.
II. Tecnologia centrale: Sensore Hall a circuito chiuso a flusso bilanciato + integrazione ASIC
- Circuito magnetico e nucleo di rilevamento miniaturizzati
- Architettura a circuito chiuso a flusso bilanciato: Chip Hall a base di silicio micro incorporato all'interno di un nucleo anulare di concentrazione del flusso (materiale ad alta permeabilità) progettato appositamente.
- Principio di cancellazione del campo magnetico:
- Campo magnetico generato dalla corrente primaria rilevato dal chip Hall.
- Circuito di retroazione ad alto guadagno che pilotizza la bobina secondaria per generare un campo contrapposto, raggiungendo uno stato "zero-flusso" in tempo reale.
- La corrente di retroazione riflette con precisione la corrente primaria, eliminando la non linearità e il drift termico intrinseci ai disegni a circuito aperto.
- Elaborazione del segnale altamente integrata
- Integrazione ASIC dedicata:
- Amplificazione a basso rumore dei segnali Hall
- Circuiti di cancellazione dinamica dell'offset
- Algoritmo di compensazione termica ad alta precisione (attenuazione dello scorrimento termico del silicio)
- Filtraggio passa-basso regolabile (tipico: 100-250 kHz)
- Riferimento di tensione e driver di uscita integrati
- Design strutturale ultracompacto
- Nucleo miniaturizzato: Circuito magnetico ottimizzato con aperture fino a Ø5mm (foro standard) o aperture rettangolari per montaggio superficiale.
- Imballaggi SMD/foro passante:
- Pacchetti per montaggio superficiale (ad esempio, SMD-8) per l'assemblaggio diretto sulla scheda PCB, altezza ≤ 10mm.
- Design foro passante (struttura senza terminali) che consente il routing diretto del conduttore attraverso l'apertura del nucleo, abilitando l'installazione galvanicamente isolata.
III. Principali vantaggi e proposta di valore
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Dimensione |
Vantaggio |
Proposta di valore |
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Fisico |
- Riduzione della dimensione >70% |
Compatibilità con PCB ad alta densità |
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- Peso ultraleggero (<5g) |
Ideale per droni/dispositivi portatili |
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- Strutture SMD/foro passante |
Semplificazione dell'installazione |
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Elettrico |
- Misurazione di corrente AC/DC (DC-100kHz) |
Monitoraggio della trazione elettrica dei veicoli elettrici |
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- Isolamento galvanico (>2.5kV) |
Rilevamento OCP/infiltrazione PV degli inversori solari |
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- Pressoché immune alla saturazione |
Stima accurata dello stato di carica della batteria |
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- Basso drift termico (<0.05%/°C) |
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Costo del sistema |
- Corrente di quiescenza al livello microampere |
Allungamento della durata della batteria nei dispositivi portatili |
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- Nessun componente di compensazione esterno |
Riduzione dei costi BOM e di calibrazione |
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- Compatibilità completa con l'automazione SMT |
Scalabilità per produzioni su milioni di unità |
IV. Applicazioni target
- Gestione delle batterie (BMS): Rilevamento di corrente continua ad alta precisione (±1%) per i cicli di carica e scarica di EV/ESS.
- Inversori compatti: Controllo della corrente di fase nei moduli IGBT (soluzioni SMD a 100A).
- Driver servo: Campionamento della corrente del motore su più assi (array paralleli di CT SMD).
- Contatori intelligenti: Misurazione della componente continua (prevenzione di frodi e furti).
- PSU per data center: Monitoraggio della corrente a livello rack (integrazione a foro passante ad alta densità).
V. Scalabilità e roadmap futura
- Copertura multi-range: Un singolo pacchetto supporta range da 20A a 500A (attraverso l'ottimizzazione del rapporto nucleo/bobina).
- Interfaccia digitale: Varianti opzionali con output I²C/SPI (ASIC con ADC integrato).
- Livello ad alta precisione: Il circuito chiuso raggiunge una linearità del 0.5% (a 25°C), soddisfacendo gli standard di misurazione di Classe 1.
