新能源汽车中的霍尔电流传感器信号调理芯片

2023-05-24 14:06:27 149

随着国产新能源汽车数量的不断增长,电流传感器市场愈发广阔,芯片作为传感器的核心元件,需求也在日益增加。


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新能源汽车逆变器

逆变器是一种将直流电转化为交流电的装备,是新能源汽车的核心零部件,在接收整车控制器(VCU)的行驶控制指令后,将动力电池的直流电,转换为电动机所需的三相高压交流电;在车辆制动过程中,又起到回收电能的作用。
这替代了传统内燃机的角色,在新能源汽车上发挥着重要作用。
霍尔电流传感器特别适用于新能源汽车逆变器、电机等电流检测场合,传统的霍尔电流传感器灵敏度较低,受外界因素影响较大,因此应用新型霍尔电流传感器来弥补功能缺陷,还兼具精度高、线性度好、温度补偿、可靠性高等特点。


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霍尔电流传感器

2.1霍尔效应原理

霍尔效应是指导体放置在与其垂直的磁场中,在电流方向与磁场方向都出现电势差的现象。本质是固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因受到洛伦兹力而使轨迹发生偏移,在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场。

载流子偏移产生的霍尔电压与电流的大小成正比,因此可以用霍尔电压来测量电流大小。

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霍尔效应原理图

   

2.2霍尔电流传感器

霍尔电流传感器是基于霍尔效应研发出来的一种电流检测传感器,是逆变器中的核心检测元件。
霍尔电流传感器适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换,通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被采集装置采集和接受,因在实际应用中容易受到外界因素影响,需要对采集信号进行处理----信号调理电路。该信号调理电路可以进行放大、电压调节、温度补偿等,为霍尔元件的偏移和灵敏度的热漂移提供补偿。


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信号调理电路设计

3.1霍尔元件信号调理芯片

砷化镓(GaAs)霍尔元件信号调理芯片JHM9000
JHM9000是久好电子推出的一款专为砷化镓(GaAs)霍尔元件设计的信号调理芯片,可实现比例电压输出,完成线性霍尔传感器的功能。
具有精确增益和偏移调整能力的集成放大器放大了输入的电桥信号并提供比例电压输出。超过200kHz的高带宽信号带宽确保了对磁场变化的快速响应,典型响应时间低至1.5μs。来自片上传感器的温度信号由ADC数字化并馈送至补偿单元,该单元为霍尔元件的偏移和灵敏度的热漂移提供高达二阶的补偿,应用于汽车、工业等行业。
关键特性:
双极性模拟比例电压输出;
宽工作环境温度范围-40℃~+125℃
典型响应时间低至1.5μs
可配置增益、偏移和霍尔元件电流;
高达二阶的灵敏度和偏移量的温度补偿;
集成MTP支持多次校准;
40V过电压保护。


3.2电路设计框图

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JHM9000典型应用电路

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JHM9000功能模块框图

应用:霍尔开环电流传感器、无刷直流电机、霍尔速度传感器、线性霍尔传感器等等