使用ACS71X电流传感器IC时管理外部磁场干扰

Richard Dickinson和William Bentley

抽象的

高度紧凑的霍尔效应电流传感器IC，目前可用的集中器可以通过简单的布局步骤提高小电流分化的性能，并沿其主要传感轴屏蔽器件免受外部磁通量的影响。

介绍

霍尔效应的电流传感器ICS测量电流ACS71X系列通过感测其产生的磁场，它在霍尔元素附近（见图1）。它们直接测量该字段，而无需使用磁集中器，这是其他磁性设备（例如，在Allegro中的共同特征）^®MicroSystems CA和CB包，用于电流传感器IC的ACS75x系列）。

图1. ACS71X设备中的当前路径。电流通过U形循环和大厅元素（x）周围传递任一方向。U形环安装在SOIC8封装中的模具下方。

缺乏浓缩器具有几乎消除磁滞后作为IC中误差源的优点。然而，这也使ACS71X器件较少地从可能扭曲电流测量的外部磁场屏蔽。在可以亚博尊贵会员存在大磁场的应用中，必须在霍尔元件相对于这些领域的对准和间隔进行小心。在某些情况下，屏蔽装置也可能是期望的。

结盟

磁通管线在平面中的导体周围形成圆形，其与电流通过导体流动的方向正交。霍尔元件仅响应垂直于其表面的磁通组分，并且仅沿着磁场易感磁场。如图2所示，虽然初级电流的路径，i_P.，在与霍尔元件的相同平面中，通过通过U形环的电流产生的磁通量矢量垂直于霍尔元件平面。与霍尔元件相交的那些诱导其上的电压，然后被放大并用于产生输出电压。

图2. U-Loop和Hall元素。流过U环的电流在垂直于其路径正交的平面中产生磁通线。垂直于霍尔元件平面的磁通可以产生霍尔电压。

如果可能的话，设备附近的高电流导体应该是垂直于安装器件封装的板上的平面垂直定向。这如图3所示。通过这种对准，磁通量将在霍尔元素的平面中循环，而不是通过它循环，并且对霍尔IC的输出几乎没有影响。

图3.垂直于霍尔元素平面的相邻导通。垂直于电流流动产生的磁通线与霍尔平面平行，并且不会产生霍尔电压。

间距和布局指南

在将ACS71X器件安装在安装ACS71X设备的PCB时，良好的做法是在设备和承载大量电流的其他迹线之间保持尽可能多的空间。图4示出了在PCB的与装置的同一侧相同的电流迹线的测量效果。尽管这是用于优化设计的考虑，但是相邻轨迹的效果小并且远小于由设备内测量的电流产生的信号。

图4.相邻的导通轨迹承载50a，对ACS71x器件的影响。随着距离D的增加，磁效应从相邻迹线的磁效应的最小影响迅速降低。

屏蔽

图4显示了当电流路径在与霍尔元件相同的平面中取向时，霍尔元件上的相邻电流承载迹线产生的磁通量的效果，因此其磁通量线垂直于大厅的平面元素。

如果需要更大的对外场的保护，建议使用覆盖器件封装的表面安装磁性合金屏蔽。诸如图5中所示的屏蔽镜，其外部磁通量远离SOIC8封装，并导致对围绕初级电流路径周围的包装内产生的磁场没有显着影响。典型的磁场结果如图6所示。

图5.简单的屏蔽。该设计提供了防止垂直磁通管线的保护，从而从SOIC8封装的Allegro电流传感器IC上方冲击。如果需要，可以将第二屏蔽放置在PCB的相对侧。

图6.屏蔽的磁场图。一个简单的黑色合金屏蔽几乎偏转了所有垂直的通量线，有效地屏蔽了霍尔元件。

屏蔽可以通过环氧树脂固定在PCB上，并且不是强制它具有地面的导电路径。因为霍尔元件不容易受到平面平行的磁通线，所以没有必要包围屏蔽的侧面。事实上，在IC引线附近留下屏蔽开放，对于爬电和清除考虑，是优选的。

在需要高水平的屏蔽的情况下，类似类型的第二屏蔽可以附接到PCB的下侧，保护霍尔元件免受通过PCB的垂直通量从下方的垂直通量。

实验结果

通过使用空气核心场源，用±240g垂直于8针装置封装的霍尔元件进行实验。记录了由各种黑核合金构成的屏蔽和材料厚度实现的衰减水平。结果如下。使用两种类型的黑色合金，硅钢（SIFE）和Hymu合金，是一种具有高磁导率水平μ的通用合金。应该注意的是，在大多数应用中，霍尔元素不会暴露于60级的场级别。亚博尊贵会员例如，只有当ACS71X放置在6毫米内时，高达60克的字段才能通过霍尔换能器。携带500 A的相邻母线。

概括

本说明中描述的对准，间隔和屏蔽技术可以用作越来越富有侵略性的步骤，以减轻应用ACS71X电流传感器IC时的外部磁场的影响。

如果您需要进一步帮助处理外部领域的影响，请联系您的本地Allegro销售办事处与我们的应用工程师联系。亚博尊贵会员