【導(dǎo)讀】電流控制是提升電機(jī)運(yùn)作效能的關(guān)鍵，如何準(zhǔn)確地測量電流的強(qiáng)度，則需要精準(zhǔn)的電流傳感器，采用TMR技術(shù)的電流傳感器將會(huì)是相關(guān)應(yīng)用的理想選擇之一。本文將為您介紹TMR技術(shù)的特性、電流傳感器的類型，以及由Murata銷售的Crocus Technology TMR電流傳感器的產(chǎn)品特性，為您在選擇產(chǎn)品時(shí)提供參考。
TMR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高磁靈敏度與穩(wěn)定的性能
TMR（隧道磁電阻）是指一種發(fā)生在磁性隧道結(jié)（MTJ）中的磁電阻效應(yīng)，MTJ由兩個(gè)導(dǎo)電磁性層組成，它們位于薄（納米級(jí)）但高度堅(jiān)固的絕緣層的兩側(cè)，一個(gè)磁性層具有固定的磁矩方向，而另一層可以自由改變以跟隨局部磁場的方向。在絕緣層相當(dāng)薄的情況下，電子可以從一個(gè)鐵磁體隧穿過去另一邊，其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對(duì)方向變化。磁電阻效應(yīng)是磁阻式隨機(jī)存取內(nèi)存（MRAM）與硬盤中的磁性讀寫頭的科學(xué)基礎(chǔ)，也被應(yīng)用于傳感領(lǐng)域。
采用TMR技術(shù)的傳感器有時(shí)與霍爾效應(yīng)傳感器具有相同的用途，但由于TMR基于不同的物理現(xiàn)象，因此以完全不同的方式工作，這解釋了它們作為磁傳感器的優(yōu)越特性，磁阻效應(yīng)是器件在外部磁場的影響下改變其電阻值的特性，因此可以在各種應(yīng)用中對(duì)各種磁場進(jìn)行電檢測。
Crocus Technology開發(fā)并應(yīng)用了其創(chuàng)新的XtremeSense? TMR技術(shù)，以提供用于許多應(yīng)用的卓越磁感應(yīng)性能。XtremeSense? TMR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高磁靈敏度、在溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定的性能、低噪聲和低功耗，使其可用于各種終端產(chǎn)品和市場。
電流傳感器可檢測電流供進(jìn)一步分析與控制
電流傳感器則是一種可以偵測導(dǎo)線內(nèi)電流的器件，并且產(chǎn)生和電流成比例的信號(hào)，其產(chǎn)生的信號(hào)可以是模擬或是數(shù)字的電壓或是電流信號(hào)，這些信號(hào)可以接到儀表（例如電流表）顯示，也可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)中，以便做進(jìn)一步的分析或控制。
電流傳感器所感測的電流和輸出信號(hào)可以在交流電輸入時(shí)以模擬輸出或雙極輸出，它可復(fù)制感測電流的波形，也可以用單極輸出，其會(huì)與檢測電流的平均值或RMS值成正比。在直流輸入時(shí)，則可用單極輸出來復(fù)制感應(yīng)電流的波形，或是以數(shù)字輸出，可在當(dāng)檢測到的電流超過某個(gè)閾值時(shí)切換。
電流的測量可以根據(jù)基本的物理原理進(jìn)行分類，例如，法拉第感應(yīng)定律、磁場傳感器、法拉第效應(yīng)、霍爾效應(yīng)傳感器、變壓器或電流鉗表、磁通門傳感器、分流電阻器、光纖電流傳感器、羅果夫斯基線圈（Rogowski Coil）、磁阻（MR）等，本文所介紹的TMR則屬于磁阻技術(shù)，除了TMR之外，基于磁阻的傳感器還有各向異性磁阻（AMR）、巨磁阻（GMR）、巨磁阻抗（GMI）等技術(shù)，這些磁場傳感器適用于交流和直流電流的檢測，精度高于霍爾效應(yīng)，已經(jīng)獲得業(yè)界的廣泛采用。
低功耗、高靈敏度的高精度傳感器
由Crocus所推出的磁傳感器產(chǎn)品是基于其創(chuàng)新的XtremeSense? TMR技術(shù)，利用單片技術(shù)使磁傳感器能夠完全集成在專有CMOS光刻工藝之上，從而簡化制造流程，并實(shí)現(xiàn)更高水平的集成和性能指標(biāo)，并可在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高靈敏度、低噪聲和穩(wěn)定的性能。
這些磁傳感器不僅具有高磁傳感性能，而且具有可靠性、小尺寸、電流和熱隔離、高頻操作和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，具有高靈敏度和低噪聲以及納米級(jí)低功耗，并在溫度范圍內(nèi)提供高可靠性和穩(wěn)定的磁性能，在極端操作環(huán)境下也能提供出色的穩(wěn)固性。這些特性使其非常適合許多不同的操作環(huán)境，以及對(duì)準(zhǔn)確性和快速響應(yīng)很重要的應(yīng)用，是物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應(yīng)用的理想傳感解決方案，廣泛使用在電機(jī)／運(yùn)動(dòng)控制、能源管理系統(tǒng)、逆變器、電池管理、充電管理和許多其他應(yīng)用。
Crocus所推出的TMR傳感器包括電流傳感器（接觸式、非接觸式）與位置傳感器（開關(guān)、一維、二維），本文所介紹的接觸式電流傳感器則是高分辨率、高帶寬和完全集成的傳感器，是太陽能發(fā)電系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、服務(wù)器電源分配單元（PDU）、電機(jī)控制、電機(jī)、冰箱、筆記本電腦和安全組件等產(chǎn)品的解決方案。
高精度隔離式TMR電流傳感器
由Crocus所推出的CT43x XtremeSense? TMR傳感器，是具有過流故障檢測功能的1 MHz帶寬、高精度隔離式電流傳感器，CT430（VCC = 5.0 V）與CT431 （VCC = 3.3 V）均是高帶寬和超低噪聲集成接觸式電流傳感器，它使用Crocus Technology的XtremeSense? TMR技術(shù)，為許多消費(fèi)者、企業(yè)和工業(yè)應(yīng)用提供高精度電流測量。它支持八個(gè)電流范圍，其中集成載流導(dǎo)體（CCC）將處理高達(dá)65 A的電流，并將電流測量值生成為線性模擬輸出電壓。它在電壓和整個(gè)溫度范圍內(nèi)（-40℃至+125℃）實(shí)現(xiàn)了小于±1.0%滿量程（FS）的總輸出誤差。
CT43x XtremeSense? TMR傳感器具有1 MHz帶寬和300ns響應(yīng)時(shí)間的快速響應(yīng)能力，電流消耗約為6.0 mA，CT430具有9.0 mARMS、CT431具有9.5 mARMS的超低噪聲的高信噪比（SNR），并均具有-54 dB的集成共模場抑制，以確保雜散場不會(huì)影響工作應(yīng)用中的測量。CT43x具有集成的過流檢測（OCD）電路，可識(shí)別故障引腳（FLT#）上輸出的超出范圍的電流，F(xiàn)LT#是一個(gè)漏極開路、低電平有效數(shù)字信號(hào)，可由CT43x激活以提醒例如微控制器發(fā)生的故障情況。CT43x采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的16引腳SOIC-Wide封裝，通過UL/IEC 62387、UL1577以及IEC 61000-4-5認(rèn)證，“綠色環(huán)保”且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。CT43x可廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、PLC/控制板、太陽能／電力逆變器、戶外用品、UPS、SMPS和電信電源、電池管理系統(tǒng)、智能家電、智能電表、住宅／商用暖通空調(diào)、工業(yè)設(shè)備、電源、過流故障保護(hù)等領(lǐng)域。
結(jié)語
電流傳感器應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，更在電機(jī)運(yùn)作的效率扮演關(guān)鍵性的角色，本文介紹的Crocus TMR電流傳感器具備高帶寬、超低噪聲與高精度特性，將會(huì)是電機(jī)控制與各種消費(fèi)及工業(yè)應(yīng)用的理想選擇之一。
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