Miniaturized High-Density Hall-Effect Low Voltage Current Transformer (LVCT) Solution Rozwiązanie z miniaturyzowanym wysokogęstym transformatorą prądową niskiego napięcia opartą na efekcie Halla (LVCT)

​I. Wyzwania techniczne i cele​
Tradycyjne transformatory prądowe (CT) cechują się dużymi rozmiarami, ograniczeniami do pomiarów tylko prądu przemiennego oraz ryzykiem nasycenia magnetycznego. Odpowiadając na potrzeby nowoczesnych kompaktowych systemów elektronicznych (np. zarządzanie bateriami, napędy serwomechanizmów, kompaktowe odwracacze) w zakresie oszczędności miejsca, lekkiej konstrukcji, wykrywania prądu stałego i odpowiedzi na wysokie częstotliwości, ta propozycja oferuje miniaturyzowany, o wysokiej gęstości, zgodny z AC/DC podejście do pomiaru prądu oparte na efekcie Halla.

​II. Podstawowa technologia: Zintegrowany czujnik pola magnetycznego z obwodem sprzężonym zwrotnie + integracja ASIC​

1. ​Miniatura obwodu magnetycznego i rdzenia czuciowego​
• Architektura sprzężenia zwrotnego z bilansowaniem strumienia magnetycznego: Mikrochip Halla oparty na krzemu umieszczony w specjalnie zaprojektowanym pierścieniowym ​rdzeniu skupiającym pole magnetyczne​ (materiał o wysokiej przepuszczalności).
• Zasada anulowania pola magnetycznego:
• Pole magnetyczne generowane przez prąd główny wykrywane przez chip Halla.
• Obwód sprzężenia zwrotnego o wysokim wzmocnieniu steruje drugim cewkiem, aby wytworzyć przeciwstawne pole, osiągając stan "zerowego strumienia magnetycznego" w czasie rzeczywistym.
• Prąd sprzężenia zwrotnego dokładnie odzwierciedla prąd główny, eliminując nieliniowość i dryf temperatury charakterystyczny dla układów otwartych.
2. ​Wysoko zintegrowana przetwarzanie sygnałów​
• Integracja dedykowanego układu ASIC:
• Niskoszumne wzmocnienie sygnałów Halla
• Dynamiczny obwód anulacji przesunięcia
• Algorytm kompensacji temperatury o wysokiej precyzji (minimalizujący dryf termiczny krzemu)
• Dostosowywalne filtrowanie dolnoprzepustowe (typowo: 100–250 kHz)
• Zintegrowany wzorzec napięcia i sterownik wyjściowy
3. ​Ultra-kompaktowy projekt konstrukcyjny​
• Miniaturyzowany rdzeń: Zoptymalizowany obwód magnetyczny z otworami o średnicy Ø5mm (standardowe otwory przebierne) lub prostokątnymi otworami montażu powierzchniowego.
• Montaż SMD/przebierne:
• Paczki montażu powierzchniowego (np. SMD-8) do bezpośredniego montażu na płycie PCB, wysokość ≤ 10mm.
• Konstrukcja przebierna (bez nóg) umożliwia bezpośrednie przewodzenie przewodnika przez otwór rdzenia, umożliwiając izolację galwaniczną.

​III. Kluczowe zalety i wartość propozycji​

​IV. Docelowe zastosowania​

1. ​Zarządzanie bateriami (BMS)​: Wysoce precyzyjne wykrywanie prądu DC (±1%) dla cykli ładowania i rozładowania EV/ESS.
2. ​Kompaktowe odwracacze: Sterowanie prądem fazowym w modułach IGBT (rozwiązania SMD w zakresie 100A).
3. ​Napędy serwomechanizmów: Pobieranie próbek prądu silników wieloosiowych (tablice CT SMD w konfiguracji równoległej).
4. ​Inteligentne liczniki: Pomiary składowej DC (prewencja przed manipulacją i kradzieżą).
5. ​Zasilacze centrów danych: Monitorowanie prądu na poziomie stojaków (wysoka gęstość integracji przebiernej).

​V. Skalowalność i przyszły plan rozwoju​

• ​Obsługa wielu zakresów: Jedno opakowanie obsługuje zakresy 20A–500A (poprzez optymalizację stosunku rdzeń/cewka).
• ​Cyfrowy interfejs: Opcjonalne warianty wyjścia I²C/SPI (ASIC z zintegrowanym ADC).
• ​Warstwa wysokiej precyzji: Sprzężenie zwrotne osiąga liniowość 0.5% (25°C), spełniając standardy klasy 1.