电流传感器FAQ

霍尔效应是当外部垂直磁场作用于带电流的导体时产生电压的现象。导体，或霍尔元件，以恒定的电流偏压。当磁场变化时，霍尔元件上的电压就会发生变化。然后，该电压可以被放大和调节，以提供与磁场相关的输出。利用这一原理，磁场可以通过集成封装、铁磁芯或无芯母线垂直于霍尔元件集中。霍尔效应电流传感器具有固有隔离、低功耗和跨温度稳定性的优点，同时提供可由微控制器监测的模拟输出电压。

零件可以是比例计量的或非比例计量的。比值表示器件灵敏度与器件供电电压VCC成正比。此外，器件输出0时的A，也叫V_{IOUT (Q)}，名义上等于VCC / 2．非比例器件将具有VIOUT(Q)和稳定于V的灵敏度值_CC在指定输入电压范围内的变化。当传感器的输入电压与ADC参考电压在同一条线上时，比值测量是有用的。非比例部分在传感器输入电压有噪声或不稳定的应用中是有用的。亚博尊贵会员不稳定的V_CC将产生一个噪声输出，如果部分是比例。

电流传感器的三种主要误差类型定义为:

灵敏度误差：E_SENS=((测量灵敏度)/ Sens) -1) × 100(%)

抵消错误:V_OE=测量QVO - QVO

输出总误差:E_合计= ((V_出- - - - - -V_从理想)) / (Sens_理想的×我_P)×100 (%)

这应用注释更深入地讨论错误的来源和定义。

在Allegro Current Sensor设备主页上，导航到“部件编号规格和可用性”。选择所需增益选项上的“查看数据”。MSL等级包括在“材料申报报告”中。

虽然MSL等级是专门针对表面安装部件的，但Allegro确实合格，并为直接与标准MSL等级相关的非表面安装部件提供了等效通孔(THD)。

霍尔效应电流传感器的主要优点之一是其固有的电隔离。由于初级电流路径和信号电路之间没有电气连接，因此可以获得更高的工作电压。当前传感器设备数据表中包括若干隔离参数或测试，例如:

介质浪涌强度-已知上升时间、宽度和振幅的脉冲所能处理的电压量。

绝缘强度-在电击穿发生之前可以承受的电压量和时间。测试一段时间(通常是60秒)，同时测量泄漏电流，以确保击穿没有发生。

工作电压—设备能够持续施加的最大电压。它通常有一个指定的直流电压、峰对峰电压和有效值。

隔离特性是设备封装所特有的。下表概述了Allegro提供的各种封装类型及其隔离特性以及其他重要的封装信息。

包描述符	SOICW-16 拉	SOICW-16 妈	SOICW-16 MC	SOIC-8 LC1	SOIC-8 LC2	QFN-12 EXB	五PSOF LR	5针 CB
图片
维	10.3 x10.3mm	10.3 x10.3mm	11.3 x13mm	4.9 x6mm	4.9 x6mm	3 x3mm	6.4 x6.4mm	14 x22mm
导体电阻	0.85Ω	0.85Ω	0.27Ω	1.2Ω	0.65Ω	0.6Ω	0.2Ω	0.1Ω
绝缘强度	RMS3600 V	RMS5000 V	RMS5000 V	RMS2400 V	RMS2400 V	NA	NA	RMS4800 V
工作电压	直流870 V RMS616 V	直流1550 v RMS1097 V	直流1618 V RMS1144 V	直流420 V RMS297 V	直流420 V RMS297 V	直流100 V RMS70 V	直流100 V RMS70 V	直流1358 V RMS700 V

Allegro还提供有芯和无芯磁场传感器．这些器件可以感知>1000A电流，并实现>5000VRMS的介电强度隔离。

零件产量将继续增加或减少，直到达到高(当前> IPR)或低(当前< I_公关)饱和点，即I_公关是该部件的电流感应范围。电压输出高/低(V_哦/ V_OL)，有时称为输出饱和电压(V_{坐(H / L)})，定义为传感器输出的电压V_IOUT，不通过作为增加/减少电流大小的结果。如下图所示。注意，改变灵敏度并不会改变饱和电压。

V的线性性能的函数范围_IOUT，及其相关的数据表参数，从-I开始有效_公关+我_公关．输出有可能报告超过满量程测量直到饱和点的电压，但参数不能保证超过满量程测量。

每个Allegro电流传感器都将有一个在数据表中指定的通电时间，例如下面的例子:

上电时间，t_阿宝，定义为a)电源已达到其规定的最小工作电压(V_CC(分钟))和b)当传感器输出在外加磁场下稳定在其稳态值的±10%以内时。输出和电源电压的例子可以在下面的范围捕获中看到:

的磁铁，集中器和磁屏蔽供应商Allegro网站上的页面提供了供应商列表和推荐磁铁的概述。此列表包括磁芯/集中器和屏蔽供应商的信息。

Allegro电流传感器有两种范围变体，双向和单向，分别用部分后缀B和U标识。双向部分可以感应正电流和负电流，而单向部分只能感应一个方向。当电流在负方向满量程时，双向器件的输出值最小，当电流在正方向满量程时，输出值最大。当电流小于或等于零时，单向部件的输出将处于最小值，当电流在正方向的满量程时，输出将处于最大值。双向部分在检测负下冲时很有用，或有利于电流双向流动的系统。当不需要检测负方向电流时，可以使用单向器件来提高灵敏度。

每个Allegro电流传感器包括引脚V_CC、接地(GND)、V_出来,如果它是一个集成传感器，那么主电流被感知的路径。一些部件包括用于增强功能的额外引脚。这些引脚的列表包括:

VREF / VZCR -零电流输出电压(V_{IOUT (Q)})到参考引脚。这允许差分测量和用户知道零电流电压的输出通道V_IOUT．（ACS37002，ACS730）

故障/过流故障(OCF)-打开漏极输出，当满足电流阈值时将拉低。故障输出在运行时可能锁存或不锁存(ACS37002，ACS71240，ACS720，ACS732，ACS733，A1365）

V_OC—部分部件可通过外部电压选择过流故障阈值。这是用一个电阻梯连接到V_CC销。（ACS37002，ACS720，ACS732，ACS733）

获得选择-某些部件可以根据应用于增益选择引脚的逻辑来改变增益，该引脚寻找高或低输入(ACS37002）.

过滤器-通过附加一个外部电容器，V_出滤极位置可设定(ACS720，ACS724/5）

噪音

噪声(输入参考[mA_RMS]或输出参考[mV ._RMS])是在指定带宽下计算输出噪声的均方根值。

噪声密度

噪声密度(输入参考[(µA_RMS)/√Hz]或输出参考[(µV ._RMS)/√Hz])为噪声随频率变化的函数。为了将噪声密度近似地转换为噪声，将噪声密度乘以√(带宽*π/2)(注意，在较低的频率下，在<1kHz左右，闪烁噪声或1/f噪声发挥了一个因素，并将影响整体噪声性能，即不是所有的噪声都用直流输入去除)。

该器件的分辨率相当于参考的噪声输入[mA_RMS]在所需的带宽。如果设备指定了噪声密度，则通过将噪声密度乘以，将其转换为噪声√(带宽*π/ 2)．如果设备被指定为输出引用，则除以灵敏度以获得输入引用。

计算分辨率时要考虑的另一个因素是连接电流传感器输出的ADC的能力。传感器输出的ADC分辨率(安培)等于:

(ADC范围[mV]) /(器件Sens [mV/A] * 2 .^{ADC ENOB [bits]-1}）

作为一个例子，计算的分辨率ACS732KLATR-20AB-T在1MHz带宽下使用5 V ADC，有效位数为11.5。ACS732的噪声密度为55(µa_RMS) /√赫兹。

将此值乘以√(1MHz * π/2)，得到69 mA的噪声_RMS，给出传感器输出的分辨率。

接下来，计算ADC分辨率，其中resolution =(5000mv) / (100mv) / A * (2^{11.5 - 1}））.

这导致ADC分辨率为34.5 mA。在计算系统的总分辨率时，取这两个计算的最大值，在本例中为69 mA。

低通滤波的Allegro电流传感器输出将降低噪声，但以设备带宽为代价。如果需要特定的噪声级别或分辨率，请在以下公式中求解带宽(BW):期望噪声=噪声密度*√(BW*π/2)．

接下来，选择生成所需带宽的R和C值。RC滤波器的带宽等于1 / (2*π* r * c)．使用足够低的R值以不影响ADC读数是很重要的。由于ADC通常具有较高的输入阻抗，通常可以接受约1Kohm或更低的值。

• 验证数据表中如何指定噪声。例如，噪声可能依赖于V上的电容_出，如下面的规格。

• 增大V上的电容_出．该数据表将包括可连接到V的最大输出电容值_出，如下面的规格。

• 如果改变电容不能解决问题，应检查布局。如果V_出信号到ADC或测量仪器有很长的迹线，可能有其他信号与输出信号相互作用。将示波器尽量靠近电流传感器的输出，并直接在部分输出处监测噪声。
• 另一个潜在的问题是传感器的输入电压不稳定。比率测量部件将有噪声的输入电压传输到设备的输出信号。监控V_CC电流传感器的引脚检查输入是否不稳定。确保使用正确的旁路电容值，并尽可能靠近PCB上的部件。
• 另一个噪音源可能来自杂散磁场。参考设计支持的问题1yabo亚博网站部分学习如何减少杂散田。

在每个设备的数据表中列出了一个选择指南，通常位于第2页或第3页。虽然设备选择指南中包含的设备与设备之间存在一些差异，但选择指南的一些主要属性是部件号、灵敏度(Sens)、优化的电流范围(仅适用于集成导体传感器)、工作温度(T_一个)，封装类型和电源电压(如果设备有5v和3.3 V变量)。此表可作为应用程序选择电流传感器时的指南。

例子:

核心为基础(ACS70310)设备数据表中的选择指南:

有两种基本的Allegro电流传感器命名方案，一种用于集成传感器(ACS71240, ACS724, ACS37002等)，另一种用于基于核心的传感器(ACS70310, A1365等)。

集成和基于核心的传感器常用命名组件:Allegro电流传感器以ACS开头(除了传统的A1363/5/6/7)，然后是3到5位数字的部件号。部件号后面加字母，表示传感器的工作温度范围。温度范围指示后面跟着包装指示符，可以是两位数或三位数字。在包装指定之后，集成传感器将有两个字母的名称用于可用的包装/运输选项，基于核心的传感器将有两个字母的名称用于导联形式选项。接下来，集成传感器具有两个/三个数字的电流范围值，基于核心的传感器具有修剪过的灵敏度值。然后是传感器的方向性，双向(B)或单向(U)。接下来是设备的标称电源电压水平。在部件名称的末尾包括自定义功能(自定义故障级别，设置极性，客户可编程等)。有关设备部件号的更多信息，请参阅设备特定的数据表。请注意，传统设备，如ACS722/ACS723、ACS724/ACS725和ACS732/ACS733，在名称中没有双向或单向的名称，也没有标称电源电压的名称。不同的零件编号是3.3 V和5 V的变体(即，ACS724是一个5 V的设备，而ACS725是一个3.3 V的设备，但这些部件具有相同的功能)。

命名方案的例子:

核心基础(ACS70310)：

集成(ACS71240)：

传统集成(ACS724vs。ACS725，请注意在选择指南中没有电源电压的名称):

最小/最大限制可以保证在出厂时没有设备高于或低于最小/最大值。典型值为平均值±3西格玛。这意味着99.7%的设备将在典型值范围内，在指定的工作温度范围、输入电压或任何其他测试条件下，没有任何设备会超出最小/最大限制。

同样重要的是要注意，灵敏度误差(ESENS)和总误差(ETOT)是在给定电流(通常是满量程电流或半量程电流)下指定的。误差结果可能因施加电流的不同而不同。这方面的主要例子是低电流下的总输出误差。例如，某部件的满量程量程为20A，有5%的最大灵敏度误差和1A的最大偏置误差，则最大总输出误差= 20A * (5% / 100) + 1A = 2a，即满量程施加电流20A的10%。在5 A施加相同的灵敏度误差和偏移量时，总输出误差= 5*(5% / 100)+ 1a = 1.25 A或25%的满量程施加电流。

以下 应用注释为Allegro电流传感器包提供特性数据。此应用说明包括在Allegro演示板上拍摄的数据。在为给定的应用程序和当前需求确定正确的Allegro电流传感器包时，本文档非常有用。

可以流过封装的绝对最大电流与设备可以感知的电流范围不同。最大允许电流取决于封装和PCB布局，是环境温度的函数。指常见问题解答中热力部分的第1题有关确定Allegro电流传感器的最大允许电流的信息。当流过的电流大于优化的电流传感范围时，器件的输出将饱和。指常见问题一般部分的第7题对于输出饱和的进一步解释。

一个——快板
年代——传感器
E——评估
K——设备

导航到Allegro Micro亚博棋牌游戏systems主页．Allegro电流传感器演示板以“ASEK”名称开始。例如，如果需要ASEK37800KMAC‐015B5‐SPI演示板来评估ACS37800KMACTR-015B5-SPI，请在Allegro主页右上角的“检查库存”搜索栏中搜索ASEK37800。

搜索“ASEK37800”将提供所有可用的ASEK37800演示板的结果。点击购物车图标，可转至Digikey网站进行购买。

在设备首页点击“设计支持工具”链接，如下图所示:yabo亚博网站

如果演示板有用户指南，它将在设计支持工具中提供，并提供如下所示的下载链接:yabo亚博网站

演示板上的所有组件都将被额定在或高于当前被测传感器的最高温度额定值。演示板的电流额定值将取决于电流传感器的封装和环境温度。以下应用注释提供不同环境温度下Allegro演示板上当前传感器包的特性数据。

在每个Allegro电流传感器的设备主页上都有一个设计支持部分，位于网页底部附近。yabo亚博网站这里有一个zip文件，包含设备的ASEK演示板的Gerber文件。Gerber文件是包含PCB设计的每个板层的信息的文件。

解压Gerber files文件夹后，将会有一个FAB文档。该FAB文档包含关于演示板布局以及关于铜厚度，PCB层计数等演示板属性的信息。

在每个设备数据表中，都有特定于该设备和封装的PCB布局和热应用部分。

相关申请须知:

1. 使用ACS71x电流传感器ic时处理外部磁场干扰
2. 使用Allegro电流传感器ic时最小化共模场干扰的技术(ACS724及ACS780)
3. 无芯霍尔效应电流传感器ic的共模场抑制

指设计支持常见问题部分的问题1yabo亚博网站学习如何减少杂散田。

在特定的Allegro当前传感器设备主页上，导航到“部件编号规格和可用性”。选择所需增益选项上的“查看数据”。包装重量包含在“物料申报报告”中。

在所需的Allegro电流传感器的设备主页上，位于网页底部附近，是一个包装部分。在包装部分，通常有一个设备所在的包的图像(如果设备以多个包提供，则不止一个)。设备包的步骤文件可以在这里找到。

如果设备首页上没有步骤文件，请参考包装的主页在Allegro网站上。

获得UL认证表明Allegro电流传感器已经过适用标准的测试;UL是全球公认的行业产品认证能力。安装在MA, LC, MC, LA和CB包中的Allegro电流传感器已通过相关UL标准60950- 1,2版和62368- 1,1版(仅MA)的认证。

安装在MA、LC、MC、LA和CB封装中的Allegro电流传感器的设备主页上有UL符合性证书和UL CB测试证书。

符合性证书证明设备已通过UL标准60950-1和UL标准62368-1(仅限MA)的测试。CB测试证书提供UL认证的基本和加强绝缘编号的工作电压以及最大额定隔离电压。

请参阅”快板产品焊接方法”在Allegro网站上的申请说明在这里下载．

• 当霍尔元件最靠近导体时，LA具有最高的灵敏度
  • 填充芯片位于最靠近引线框的模具顶部
• MA具有较高的内部隔离性
  • 聚酰亚胺绝缘2层，绝缘胶3层
• MC具有最低的内导体电阻
  • 爬电较长，工作电压更好

另请参阅一般问题部分的第6题的常见问题以获取更多的包信息。

有几种方法可以开始产品选择流程。第一种是基于所需的隔离或包大小。下表提供了可用软件包的概述(不包括现场传感器)。

包描述符	SOICW-16 拉	SOICW-16 妈	SOICW-16 MC	SOIC-8 LC1	SOIC-8 LC2	QFN-12 EXB	五PSOF LR	5针 CB
图片
维	10.3 x10.3mm	10.3 x10.3mm	11.3 x13mm	4.9 x6mm	4.9 x6mm	3 x3mm	6.4 x6.4mm	14 x22mm
导体电阻	0.85Ω	0.85Ω	0.27Ω	1.2Ω	0.65Ω	0.6Ω	0.2Ω	0.1Ω
绝缘强度	RMS3600 V	RMS5000 V	RMS5000 V	RMS2400 V	RMS2400 V	NA	NA	RMS4800 V
工作电压	直流870 V RMS616 V	直流1550 v RMS1097 V	直流1618 V RMS1144 V	直流420 V RMS297 V	直流420 V RMS297 V	直流100 V RMS70 V	直流100 V RMS70 V	直流1358 V RMS700 V

其他产品选择流程可以从所需的电流传感级别开始。Allegro有各种当前传感级别的着陆页，包括:

• 0-50A传感器
• 0-400A电流传感器
• 0 ~ >1000A现场传感器

的当前传感器创新还强调了不同产品系列的优点。

在调试杂散磁场时，通过查看设备相关数据表上的功能框图，判断传感器是单霍尔技术还是双霍尔技术。

单厅与野地:

因为Allegro电流传感器使用霍尔效应来测量电流，在被测电流之外的霍尔元件上看到的任何额外磁场都会影响传感器的输出。这些附加的磁场通常被称为杂散磁场或共磁场。产生杂散磁场的最常见原因是电流传感器附近存在大电流迹线或电线。为了近似由带电流的导线引起的误差，将轨迹的磁场建模为无限的导线，其中B = μ * (I / (2π×d))．

B为磁场高斯(G)，µG中自由空间的渗透率等于多少4π* 0.001，我电流单位是安培吗d是从导线上的一点到垂直于导线的霍尔元件的线的距离，单位为米。一旦磁场已知，乘以磁耦合系数[G/A](在大多数数据表中提供)，将导致以安培为单位的绝对误差。一旦估计出误差，可以通过去除杂散场产生线或迹线并重新测试传感器输出来进行测试。如果无法移除迹线或导线，另一种解决方案是将传感器从电路板上拉下来，并将PCB上的部件从可疑的电流携带导线上拉下来。最后，通过在传感器周围放置黑色材料来阻挡杂散场，可以利用屏蔽。

这应用注释更详细地描述了磁场干扰和屏蔽的影响。

双厅和杂散场:

Allegro还提供带有双霍尔元件的传感器，以减轻杂散场误差。两个霍尔元件被区别地使用，并放置在电流回路的相反一侧。这样可以去除共磁场，使输出电压明显不受共磁场的影响。虽然双霍尔元件最大限度地减小了杂散场误差，但它们并不能完全消除由杂散场引起的潜在误差。在调试双霍尔传感器时，也可以使用前一段中相同的测试/缓解技术。

这应用注释更详细地解释了在使用带有双霍尔元件的传感器时如何估计和减轻常见磁场。

Allegro为大多数Allegro电流传感器提供LTSpice模型。以下链接将下载一个压缩文件夹，其中包含Allegro电流传感器的整个spice模型库。阅读zip文件夹中包含的“ALLEGRO_ACS_LT_Guide.pdf”，详细了解如何开始以及如何在LTSpice中使用Allegro部件。

这请注意给出使用总线进行设计的概述、指导方针和仿真结果。

Allegro也提供了一个在线交互建模l帮助设计无芯解决方案的母线。

这请注意提供了设计与Allegro现场传感器配对的核心/集中器的概述和指导方针。

以下是一个检查列表，以验证一个Allegro电流传感器的正确输出:

• 输入电压是否高于数据表中规定的最小电压而低于最大电压?调整输入电压以匹配数据表中的典型VCC值。
• 输入电流是否与数据表上的典型电流匹配?如果电流低于预期，则输入电源和传感器之间可能存在开路。如果电流高于预期，可能有其他东西在输入下沉电流和阻止设备偏压正确。验证电源与部件的连接。
• 当设备正确偏压，但没有电流应用时，设备的输出是什么?确保在此状态下，设备输出与零电流输出电压(V_{IOUT (Q)})在数据表中指定。如果不匹配，测量从输出到地面的电阻，并确保没有任何东西拉低输出。还可以尝试重新解析传感器或更换另一个部件，看看问题是否仍然存在。这将验证问题是与部件相关还是与应用程序相关。
• 如果V_{IOUT (Q)}是否正常，设备的灵敏度是否在数据表规格范围内?为了快速测试灵敏度，应用0 A和测量V_IOUT，然后施加已知电流并重新测量V_IOUT．这两点的斜率就是灵敏度mV/A。要解决灵敏度问题，请确保所测电流路径的电阻与使用欧姆计测量的预期一致。错误的焊接或杂散的痕迹会通过被测量的导体降低电阻并引入误差。

其他潜在的问题包括噪音(请参阅“常见问题”的“噪音”部分)和杂散磁场(请参阅FAQ的设计支持部分yabo亚博网站）.

基本上每个分流器解决方案都可以用集成霍尔效应传感器代替，只需通过集成电流传感器而不是通过外部分流器布线电流痕迹。对于集成霍尔效应传感器来说，可能不实用的分流解决方案包括超低电流分辨率(uA)或超高速度(>1Mhz)。

从分流解决方案切换到集成霍尔效应解决方案的主要好处是增加隔离、减小布局尺寸和降低设计复杂性。如果不使用需要外部隔离电路的隔离放大器，大多数分流解决方案不能超过100 V共模电压。与霍尔效应电流传感器相比，霍尔效应电流传感器提供了从电流路径到信号引脚的固有隔离。切换到霍尔效应传感器也消除了外部分流和输入滤波的需要。这降低了布局空间和设计复杂性。

在系统中测量电流有许多方法，但下表强调并比较了主要的电流传感解决方案:

位于Allegro客户门户是Allegro客户可编程传感器的程序员gui / dll。除了针对客户可编程设备的编程软件，Allegro客户门户还提供了有用的设计工具，包括用户指南和交互式设计工具。

的ASEK20是一种用于编程和评估客户可编程的Allegro电流传感器的设备(ASEK20可用于角度位置，线性位置和数字位置传感器)。ASEK20与设备专用子板结合使用(从ASEK20单独提供)。ASEK20是一个台式验证和编程工具，有助于表征和理解Allegro电流传感器的性能。ASEK20也可用于校准现场的Allegro电流传感器。设备特定的软件应用程序可以在亚博尊贵会员Allegro的软件门户．

可与ASEK20一起使用的客户可编程Allegro电流传感器:

1. ACS70310
2. ACS70311
3. ACS71020
4. ACS37800
5. A1363
6. A1365
7. A1367

详情请参阅“‘RoHS’是什么意思?”在品质及环境常见问题．

详情请参阅品质及环境常见问题．

导航到质量标准和环境认证在Allegro网站的主页上。在标题为“政策及声明”，有一节的标题为声明和声明。在这里，可以找到RoHS符合性声明。