使用ACS71x电流传感器芯片时管理外部磁场干扰

作者:理查德·迪金森和威廉·本特利

摘要

现在使用的不带集中器的高度紧凑的霍尔效应电流传感器芯片，通过简单的布局步骤和屏蔽器件免受主要传感轴上的外来磁通量的影响，可以提高小电流差动的性能。

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。电流以任意方向通过u型回路并环绕霍尔元件(X)。u型回路安装在SOIC8封装的芯片下方。

缺少集中器的优点是几乎消除了磁滞作为集成电路误差的来源。然而，这也使得ACS71x器件对外部磁场的屏蔽更少，而外部磁场可能会扭曲电流测量。在可能亚博尊贵会员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。在某些情况下屏蔽设备也可能是可取的。

对齐

磁通线在导体周围形成与流过导体的电流方向正交的平面。霍尔元件只对垂直于其表面的磁通分量作出响应，并且只对这个方向的磁场敏感。如图2所示，虽然一次电流的路径，I_P，与霍尔元在同一平面上，通过u型线圈的电流产生的磁通量矢量垂直于霍尔元平面。那些与霍尔元件相交的电流会在霍尔元件上产生一个电压，然后这个电压被放大并用来产生输出电压。

图2。u型回路和霍尔元件。流过u型线圈的电流在与其路径正交的平面上产生磁通线。垂直于霍尔元件平面的磁通可以产生霍尔电压。

如果可能，设备附近的大电流导体应垂直于安装设备封装板的平面。如图3所示。这样，磁通量将在霍尔元件平面内循环，而不是通过霍尔元件平面，对霍尔集成电路的输出影响很小。

图3。邻近传导垂直于霍尔单元面。产生垂直于电流的磁通线平行于霍尔面，不产生霍尔电压。

间距及布局指引

当布局ACS71x设备将被安装的PCB时，良好的做法是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PCB与器件同一侧的相邻电流迹线的测量效果。虽然这是优化设计的一个考虑因素，但相邻道的影响很小，远小于被测量在设备内的电流产生的信号。

图4。对ACS71x设备的影响。随着距离D的增加，邻近道的磁效应的最小影响迅速减小。

屏蔽

图4显示了当电流路径与霍尔单元在同一平面时，相邻载流道产生的磁通量对霍尔单元的影响，因此其磁通量线垂直于霍尔单元的平面。

如果需要对外部磁场进行更大的保护，建议使用表面安装的磁性合金屏蔽罩覆盖设备包。如图5所示的屏蔽将外部磁通量从SOIC8封装分流出去，并且对在一次电流路径周围的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。该设计提供了防止垂直磁力线从soic8封装的Allegro电流传感器IC上方撞击的保护。如果需要，第二个屏蔽可以放置在PCB的另一侧。

图6。地盾磁场地图。一个简单的铁质合金屏蔽几乎使所有垂直的磁通线偏转，有效地屏蔽了霍尔元件。

屏蔽可以通过环氧树脂固定到PCB上，并不是强制要求它有一个导电路径到地。由于霍尔元件不容易受到平行于其平面的磁通线的影响，因此没有必要将屏蔽层的两侧封闭起来。事实上，为了漏电和间隙的考虑，最好在IC引线附近打开屏蔽层。

在需要高水平屏蔽的情况下，可以将类似类型的第二个屏蔽连接到PCB的底部，保护霍尔元件不受从下面通过PCB的垂直通量的影响。

实验结果

在垂直施加±240g的8针器件封装霍尔元件的情况下，采用空心场源进行实验。记录了由各种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。使用了两种铁质合金，硅钢(SiFe)和HyMu合金，这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亚博尊贵会员 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ic时，本说明中描述的对准、间隔和屏蔽技术可以作为越来越积极的步骤来减轻外部磁场的影响。

如果您需要进一步协助处理外场的影响，请联系您的当地的Allegro销售办事处与我们的应用工程师联系。亚博尊贵会员