使用ACS71x电流传感器ic时管理外部磁场干扰

理查德·狄金森(Richard Dickinson)和威廉·宾利(William Bentley)著

摘要

目前使用的高度紧凑的霍尔效应电流传感器ic无需集中器，通过简单的布局步骤和屏蔽沿主传感轴的外来磁通，可以提高小电流差动性能。

介绍

厅的ACS71x家庭有效电流传感器集成电路测量电流通过感应磁场产生,因为它通过相邻大厅元素(参见图1)。他们直接测量这个领域,没有使用磁选机,这是一个共同的特点在其他磁设备(例如,在快板^®MicroSystems CA和CB封装，用于ACS75x系列电流传感器ic)。

图1所示。ACS71x设备的当前路径。电流通过u型回路和霍尔元件(X)的任何方向。u型回路安装在SOIC8封装的模具下面。

没有集中器的优点是几乎消除了作为集成电路误差来源的磁滞。然而，这也使得ACS71x设备对可能扭曲电流测量的外部磁场的屏蔽更少。在可能雷竞技最新网址存在大磁场的应用中，必须注意霍尔元件相对于这些磁场的排列和间距。在某些情况下，屏蔽装置也是可取的。

对齐

通量线在垂直于流过导体的电流方向的平面上围绕导体形成圆形。霍尔元件只对垂直于其表面的磁通分量有响应，并且只对这个方向的磁场有响应。如图2所示，虽然初级电流的路径，I_P，与霍尔元件在同一平面内，通过u形回路的电流所产生的磁通矢量垂直于霍尔元件平面。那些与霍尔元件相交的电流会在霍尔元件上产生电压，然后被放大，用来产生输出电压。

图2。u型回路和霍尔元件。流过u形回路的电流在与其路径正交的平面上产生通量线。垂直于霍尔元件平面的磁通可产生霍尔电压。

如果可能，设备附近的高电流导体应垂直于安装设备包的板上的平面。如图3所示。在这种排列方式下，磁通将在霍尔元件的平面内循环，而不是通过霍尔元件，对霍尔集成电路的输出几乎没有影响。

图3。垂直于霍尔元件面的相邻传导。垂直于电流的磁通线与霍尔平面平行，不产生霍尔电压。

间距和布局指南

当布置将安装ACS71x设备的PCB时，最好在设备和其他携带大量电流的痕迹之间保持尽可能多的空间。图4显示了在与器件同侧的PCB上相邻电流迹线的测量效果。虽然这是优化设计时要考虑的因素，但邻近道的影响是很小的，比器件内被测量的电流产生的信号要小得多。

图4。带有50a的相邻传导轨迹，对ACS71x设备的影响。随着距离D的增加，相邻磁道的最小磁效应的影响迅速减小。

屏蔽

图4显示了当电流路径与霍尔元件取向在同一平面时，相邻的载流轨迹所产生的磁通量对霍尔元件的影响，因此其磁通量线垂直于霍尔元件的平面。

如果需要对外部磁场进行更大的保护，建议在设备包表面安装磁合金屏蔽层。如图5所示的屏蔽将外部磁通量分流离开SOIC8封装，并且对封装内部产生的磁场没有显著影响。典型的磁场结果如图6所示。

图5。简单的盾牌。这种设计可以防止来自soic8封装的Allegro电流传感器IC上方的垂直磁通量线的冲击。如果有必要，可以在PCB的另一侧放置第二个屏蔽层。

图6。盾的磁场图。一个简单的铁合金屏蔽几乎偏转所有垂直磁通线，有效地屏蔽霍尔元件。

屏蔽层可以用环氧树脂固定在PCB上，它是不是必须有一条通往地面的导电路径。由于霍尔元件不容易受到与其平面平行的磁通线的影响，因此不需要将屏蔽体的两侧包围起来。事实上，为了防止漏电和清除漏电，最好在IC引线附近保持屏蔽打开。

在需要高强度屏蔽的情况下，可以在PCB的下侧附加一个类似类型的第二个屏蔽层，以保护霍尔元件不受从下方通过PCB的垂直通量的影响。

实验结果

通过使用空气芯场源，将±240 G垂直施加于8针器件封装的霍尔元件上。记录了由不同铁合金和材料厚度构成的屏蔽层所达到的衰减水平。结果如下所示。使用了两种铁合金，硅钢(SiFe)和HyMu合金，HyMu合金是一类具有高磁导率水平的合金。应该注意的是,在大多数应用程序中霍尔元件不会暴露于磁场水平的60雷竞技最新网址 G .例如,60 G的领域通过霍尔传感器只有ACS71x被放置在6毫米的相邻母线载有500名。

总结

当应用ACS71x电流传感器集成电路时，本文描述的对准、间距和屏蔽技术可以作为日益积极的步骤来缓解外部磁场的影响。

如果您在处理外部字段的影响方面需要进一步的帮助，请与您的当地的Allegro销售办事处与我们的一位应用工程师联系。雷竞技最新网址