Giải pháp biến áp dòng điện thấp mật độ cao hiệu ứng Hall miniaturized
I. Thách thức kỹ thuật & Mục tiêu
Các biến áp dòng điện truyền thống (CTs) gặp phải các hạn chế về kích thước lớn, chỉ đo được dòng AC và nguy cơ bão hòa từ. Đáp ứng nhu cầu của các hệ thống điện tử hiện đại nhỏ gọn (ví dụ: quản lý pin, bộ điều khiển servo, bộ nghịch đảo nhỏ gọn) về tiết kiệm không gian, thiết kế nhẹ, phát hiện dòng DC và phản hồi tần số cao, giải pháp này cung cấp một cách tiếp cận cảm biến dòng điện Hall hiệu ứng miniaturized, mật độ cao, tương thích AC/DC.
II. Công nghệ lõi: Cảm biến Hall cân bằng luồng từ kín + Tích hợp ASIC
- Mạch từ nhỏ & Lõi cảm biến
- Kiến trúc cân bằng luồng từ kín: Chip Hall dựa trên silic micro được nhúng trong lõi tập trung từ đặc biệt (chất liệu có độ thấm từ cao).
- Nguyên lý triệt tiêu trường từ:
- Trường từ do dòng điện chính tạo ra được phát hiện bởi chip Hall.
- Mạch phản hồi tăng cường lái cuộn thứ cấp để tạo ra trường từ đối kháng, đạt trạng thái "không luồng" theo thời gian thực.
- Dòng phản hồi chính xác phản ánh dòng điện chính, loại bỏ tính phi tuyến và sự trôi nhiệt độ vốn có trong thiết kế mở.
- Xử lý tín hiệu tích hợp cao
- Tích hợp ASIC chuyên dụng:
- Phóng đại tín hiệu Hall ít nhiễu
- Mạch triệt tiêu offset động
- Thuật toán bù nhiệt độ chính xác (giảm thiểu sự trôi nhiệt độ của silic)
- Lọc thông thấp có thể điều chỉnh (thông thường: 100–250 kHz)
- Nguồn tham chiếu tích hợp và trình điều khiển đầu ra
- Thiết kế cấu trúc siêu nhỏ gọn
- Lõi nhỏ gọn: Mạch từ tối ưu với lỗ nhỏ nhất Ø5mm (lỗ thông qua chuẩn) hoặc lỗ lắp bề mặt hình chữ nhật.
- Bao bì SMD/Through-Hole:
- Bao bì lắp bề mặt (ví dụ: SMD-8) cho lắp trực tiếp lên PCB, chiều cao ≤ 10mm.
- Thiết kế lỗ thông qua (cấu trúc không chân) cho phép dẫn dây trực tiếp qua lỗ lõi, cho phép lắp đặt cách điện galvanic.
III. Ưu điểm chính & Giá trị cốt lõi
|
Kích thước |
Ưu điểm |
Giá trị cốt lõi |
|
Vật lý |
- Giảm hơn 70% kích thước |
Tương thích PCB mật độ cao |
|
- Trọng lượng siêu nhẹ (<5g) |
Hoàn hảo cho máy bay không người lái/thiết bị cầm tay |
|
|
- Cấu trúc SMD/lỗ thông qua |
Giản hóa việc lắp đặt |
|
|
Điện |
- Đo dòng AC/DC (DC–100kHz) |
Theo dõi động cơ EV |
|
- Cách điện galvanic (>2.5kV) |
Phát hiện OCP/PV rò rỉ inverter năng lượng mặt trời |
|
|
- Gần như miễn nhiễm với bão hòa |
Ước lượng SOC pin chính xác cao |
|
|
- Trôi nhiệt độ thấp (<0.05%/°C) |
||
|
Chi phí hệ thống |
- Dòng điện chờ ở mức microamp |
Tăng thời gian sử dụng pin cho thiết bị di động |
|
- Không cần linh kiện bù bên ngoài |
Giảm chi phí BOM & hiệu chuẩn |
|
|
- Tương thích hoàn toàn với tự động hóa SMT |
Có thể mở rộng cho sản xuất hàng triệu đơn vị |
IV. Ứng dụng mục tiêu
- Quản lý pin (BMS): Phát hiện dòng DC chính xác cao (±1%) cho chu kỳ sạc-xả EV/ESS.
- Inverter nhỏ gọn: Kiểm soát dòng pha trong mô-đun IGBT (giải pháp SMD 100A).
- Bộ điều khiển servo: Mẫu dòng điện động cơ đa trục (mảng CT SMD song song).
- Máy đo thông minh: Đo phần DC (phòng chống gian lận/trộm cắp).
- PSU trung tâm dữ liệu: Giám sát dòng điện cấp giá (tích hợp lỗ thông qua mật độ cao).
V. Khả năng mở rộng & Đường hướng tương lai
- Phạm vi đa dạng: Một gói hỗ trợ phạm vi 20A–500A (qua tối ưu hóa tỷ lệ lõi/cuộn).
- Giao diện số: Các biến thể đầu ra I²C/SPI tùy chọn (ASIC tích hợp ADC).
- Cấp độ chính xác cao: Kín vòng đạt 0.5% tuyến tính (25°C), đáp ứng tiêu chuẩn đo lường lớp 1.
