【導讀】電流控制是提升電機運作效能的關鍵，如何準確地測量電流的強度，則需要精準的電流傳感器，采用TMR技術的電流傳感器將會是相關應用的理想選擇之一。本文將為您介紹TMR技術的特性、電流傳感器的類型，以及由Murata銷售的Crocus Technology TMR電流傳感器的產品特性，為您在選擇產品時提供參考。
TMR技術可實現高磁靈敏度與穩定的性能
TMR（隧道磁電阻）是指一種發生在磁性隧道結（MTJ）中的磁電阻效應，MTJ由兩個導電磁性層組成，它們位于薄（納米級）但高度堅固的絕緣層的兩側，一個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。在絕緣層相當薄的情況下，電子可以從一個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方向變化。磁電阻效應是磁阻式隨機存取內存（MRAM）與硬盤中的磁性讀寫頭的科學基礎，也被應用于傳感領域。
采用TMR技術的傳感器有時與霍爾效應傳感器具有相同的用途，但由于TMR基于不同的物理現象，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越特性，磁阻效應是器件在外部磁場的影響下改變其電阻值的特性，因此可以在各種應用中對各種磁場進行電檢測。
Crocus Technology開發并應用了其創新的XtremeSense? TMR技術，以提供用于許多應用的卓越磁感應性能。XtremeSense? TMR技術可實現高磁靈敏度、在溫度范圍內穩定的性能、低噪聲和低功耗，使其可用于各種終端產品和市場。
電流傳感器可檢測電流供進一步分析與控制
電流傳感器則是一種可以偵測導線內電流的器件，并且產生和電流成比例的信號，其產生的信號可以是模擬或是數字的電壓或是電流信號，這些信號可以接到儀表（例如電流表）顯示，也可以存儲在數據擷取系統中，以便做進一步的分析或控制。
電流傳感器所感測的電流和輸出信號可以在交流電輸入時以模擬輸出或雙極輸出，它可復制感測電流的波形，也可以用單極輸出，其會與檢測電流的平均值或RMS值成正比。在直流輸入時，則可用單極輸出來復制感應電流的波形，或是以數字輸出，可在當檢測到的電流超過某個閾值時切換。
電流的測量可以根據基本的物理原理進行分類，例如，法拉第感應定律、磁場傳感器、法拉第效應、霍爾效應傳感器、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，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，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，已經獲得業界的廣泛采用。
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品是基于其創新的XtremeSense? TMR技術，利用單片技術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，并實現更高水平的集成和性能指標，并可在較寬的溫度范圍內實現高靈敏度、低噪聲和穩定的性能。
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點，具有高靈敏度和低噪聲以及納米級低功耗，并在溫度范圍內提供高可靠性和穩定的磁性能，在極端操作環境下也能提供出色的穩固性。這些特性使其非常適合許多不同的操作環境，以及對準確性和快速響應很重要的應用，是物聯網和工業應用的理想傳感解決方案，廣泛使用在電機／運動控制、能源管理系統、逆變器、電池管理、充電管理和許多其他應用。
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、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，是太陽能發電系統、電池管理系統、服務器電源分配單元（PDU）、電機控制、電機、冰箱、筆記本電腦和安全組件等產品的解決方案。
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，為許多消費者、企業和工業應用提供高精度電流測量。它支持八個電流范圍，其中集成載流導體（CCC）將處理高達65 A的電流，并將電流測量值生成為線性模擬輸出電壓。它在電壓和整個溫度范圍內（-40℃至+125℃）實現了小于±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響應時間的快速響應能力，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，以確保雜散場不會影響工作應用中的測量。CT43x具有集成的過流檢測（OCD）電路，可識別故障引腳（FLT#）上輸出的超出范圍的電流，FLT#是一個漏極開路、低電平有效數字信號，可由CT43x激活以提醒例如微控制器發生的故障情況。CT43x采用行業標準的16引腳SOIC-Wide封裝，通過UL/IEC 62387、UL1577以及IEC 61000-4-5認證，“綠色環保”且符合RoHS標準。CT43x可廣泛應用于電機控制、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、智能家電、智能電表、住宅／商用暖通空調、工業設備、電源、過流故障保護等領域。
結語
電流傳感器應用領域相當廣泛，更在電機運作的效率扮演關鍵性的角色，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，將會是電機控制與各種消費及工業應用的理想選擇之一。
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