Miniaturiserad högdensitets Hall-effekt lågspänningsströmväxalösning
I. Tekniska utmaningar & mål
Traditionella strömförstärkare (CTs) lider av stora dimensioner, begränsning till endast AC-mätning och risk för magnetisk mättnad. För att möta behoven hos moderna kompakta elektroniska system (t.ex. batterihantering, servostyrningar, kompakta inverterare) gällande platsbesparing, lättvikt, DC-detektering och högfrekvenssvar ger denna lösning en miniatyriserad, högdensitets, AC/DC-kompatibel Hall-effekt-baserad strömavläsningsmetod.
II. Kärnteknik: Stängd-loop fluxbalans Hall-sensor + ASIC-integrering
- Miniatyrmagnetisk krets & avläsningskärna
- Stängd-loop fluxbalansarkitektur: Mikrosilikonbaserad Hall-chipp inbäddad i en speciellt designad ringformad fluxkoncentrerande kärna (material med hög permeabilitet).
- Princip för magnetfältscancellation:
- Huvudströmmen genererar ett magnetfält som detekteras av Hall-chippen.
- En högvinster feedbackkrets drivs sekundär spole för att generera ett motverkande fält, vilket uppnår en realtids "noll-flux"-tillstånd.
- Feedbackströmmen speglar exakt huvudströmmen, vilket elimineras icke-linjäritet och temperaturdrift inbyggda i öppna loopdesigner.
- Högt integrerad signalbehandling
- Dedikerad ASIC-integrering:
- Lågbrusförstärkning av Hall-signaler
- Dynamisk offsetavstämningsskema
- Högprecision temperaturkompensationsalgoritm (mildrar silikontemperaturdrift)
- Justerbar lågpassfiltering (typisk: 100–250 kHz)
- Integrerad spänningsreferens och utdatapilott
- Superkompakt strukturdesign
- Miniatyrmagnetisk kärna: Optimerad magnetisk krets med öppningar så små som Ø5mm (standardgenomhålighet) eller rektangulära ytmonterade öppningar.
- SMD/Genomhålighetspackaging:
- Ytmonterade paketeringar (t.ex. SMD-8) för direkt PCB-montering, höjd ≤ 10mm.
- Genomhålighetsdesign (ledningslös struktur) tillåter direkt ledningsruttering genom kärnaöppningen, vilket möjliggör galvaniskt isolerad installation.
III. Nyckeladvantager & värdeerbjudande
|
Dimension |
Fördel |
Värdeerbjudande |
|
Fysisk |
- >70% storleksreduktion |
Högdensitets PCB-kompatibilitet |
|
- Ultralätt vikt (<5g) |
Ideal för drönare/handhållna enheter |
|
|
- SMD/Genomhålighetsstrukturer |
Förenklad installation |
|
|
Elektrisk |
- AC/DC-strömmätning (DC–100kHz) |
EV-drivlinjeövervakning |
|
- Galvanisk isolering (>2.5kV) |
Solarinverterare OCP/PV-läckagedetektering |
|
|
- Virtuellt immun mot mättnad |
Högprecision batteri SOC-estimation |
|
|
- Låg temperaturdrift (<0.05%/°C) |
||
|
Systemkostnad |
- Mikroamp-nivå stillastående ström |
Förlängd batteritid i portabla enheter |
|
- Ingen extern kompensationskomponent |
Minskad BOM & kalibreringskostnader |
|
|
- Full SMT-automatiseringskompatibilitet |
Skalbar för miljonenhetsproduktion |
IV. Målapplikationer
- Batterihantering (BMS): Högprecision DC-strömdetektering (±1%) för EV/ESS laddnings- och avladdningscykler.
- Kompakta inverterare: Fasströmkontroll i IGBT-moduler (100A-intervall SMD-lösningar).
- Servostyrningar: Flervalsmotorströmsampling (parallella SMD-CT-arrayer).
- Smartmätare: DC-komponentmätning (skydd mot manipulering/förfalskning).
- Datacenter PSU:er: Rackspecifik strömmonitoring (högdensitets genomhålighetsintegration).
V. Skalbarhet & framtida vägkarta
- Flera områden täckta: En enda paketering stöder 20A–500A-intervall (via optimering av kärna/spol-förhållande).
- Digital gränssnitt: Valbara I²C/SPI-utdataparalleller (ADC-integrerad ASIC).
- Högprecision klass: Stängd-loop uppnår 0.5% linjäritet (25°C), vilket uppfyller Class 1-mätstandarder.
