
I. Desafios Técnicos e Objetivos
Os transformadores de corrente (TC) tradicionais sofrem de grande tamanho, limitações de medição apenas em corrente alternada (CA) e riscos de saturação magnética. Para atender às necessidades dos sistemas eletrônicos modernos e compactos (por exemplo, gestão de baterias, drives servo, inversores compactos) em termos de economia de espaço, design leve, detecção de corrente contínua (CC) e resposta de alta frequência, esta solução oferece uma abordagem de deteção de corrente por efeito Hall miniaturizada, de alta densidade e compatível com CA/CC.
II. Tecnologia Central: Sensor Hall de Fluxo Equilibrado em Laço Fechado + Integração ASIC
- Circuito Magnético Miniaturizado & Núcleo de Detecção
- Arquitetura de Fluxo Equilibrado em Laço Fechado: Chip de Hall micro baseado em silício embutido em um núcleo anular de concentração de fluxo especialmente projetado (material de alta permeabilidade).
- Princípio de Cancelamento do Campo Magnético:
- Campo magnético gerado pela corrente primária detectado pelo chip de Hall.
- Circuito de realimentação de alto ganho impulsiona a bobina secundária para gerar um campo contrário, alcançando o estado "zero-fluxo" em tempo real.
- A corrente de realimentação espelha precisamente a corrente primária, eliminando a não linearidade e a deriva térmica inerentes aos designs em laço aberto.
- Processamento de Sinal Altamente Integrado
- Integração ASIC Dedicada:
- Amplificação de baixo ruído dos sinais de Hall
- Circuitos de cancelamento dinâmico de offset
- Algoritmo de compensação de temperatura de alta precisão (mitigando a deriva térmica do silício)
- Filtragem passa-baixa ajustável (típico: 100-250 kHz)
- Referência de tensão integrada e driver de saída
- Design Estrutural Ultra-Compacto
- Núcleo Miniaturizado: Circuito magnético otimizado com orifícios tão pequenos quanto Ø5mm (padrão furo-padrão) ou aberturas de montagem em superfície retangulares.
- Embalagens SMD/Furo-Padrão:
- Embalagens de montagem em superfície (por exemplo, SMD-8) para montagem direta na placa de circuito impresso (PCB), altura ≤ 10mm.
- Design de furo-padrão (estrutura sem pernas) permite o roteamento direto do condutor através do orifício do núcleo, permitindo a instalação galvanicamente isolada.
III. Vantagens Chave e Proposta de Valor
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Dimensão
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Vantagem
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Proposta de Valor
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Física
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- >70% de redução de tamanho
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Compatibilidade com PCB de alta densidade
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- Peso ultraleve (<5g)
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Ideal para drones/dispositivos portáteis
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- Estruturas SMD/furo-padrão
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Instalação simplificada
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Elétrica
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- Medição de corrente CA/CC (DC-100kHz)
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Monitoramento da propulsão de veículos elétricos (EV)
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- Isolamento galvânico (>2.5kV)
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Detecção de OCP/inversor solar e vazamento PV
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- Quase imune à saturação
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Estimação de SOC de bateria de alta precisão
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- Baixa deriva térmica (<0.05%/°C)
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Custo do Sistema
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- Corrente quiescente no nível de microamperes
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Vida útil prolongada da bateria em dispositivos portáteis
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- Sem componentes externos de compensação
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Redução de custos de BOM e calibração
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- Compatibilidade total com automação SMT
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Escala para produção em milhões de unidades
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IV. Aplicações Alvo
- Gestão de Baterias (BMS): Detecção de corrente CC de alta precisão (±1%) para ciclos de carga/descarga de VE/ESS.
- Inversores Compactos: Controle de corrente de fase em módulos IGBT (soluções SMD na faixa de 100A).
- Drives Servo: Amostragem de corrente de motor multi-eixo (arrays SMD de TC paralelos).
- Meds Inteligentes: Medição de componente DC (prevenção de fraudes/roubo).
- Fornecedores de Energia para Centros de Dados (PSUs): Monitoramento de corrente em nível de rack (integração de furo-padrão de alta densidade).
V. Escalabilidade & Roteiro Futuro
- Cobertura Multi-Faixa: Um único pacote suporta faixas de 20A-500A (através da otimização da razão núcleo/bobina).
- Interface Digital: Variantes de saída I²C/SPI opcionais (ASIC integrado com ADC).
- Nível de Alta Precisão: Laço fechado alcança 0.5% de linearidade (25°C), atendendo aos padrões de medição Classe 1.