霍爾效應電流傳感器起源-韋克威-溫漂僅500PPM
霍爾效應是在1879年由埃德溫 · 霍爾發現的,但是直到許多年后,技術的發展才使集成電路能夠充分利用這一現象。今天,霍爾效應電流傳感器集成電路提供了一種方便的方式來實現準確的電流測量,保持測量電流路徑和測量電路之間的電氣隔離。
霍爾效應是洛倫茲力的延伸,洛倫茲力描述了在磁場中運動的帶電粒子(例如電子)所受的力。如果磁場的方向與電子的運動方向垂直,則電子受到的力與磁場的方向和運動方向都垂直。
霍爾效應是指洛倫茲力作用在穿過導體的電子上,使導體兩側產生電勢差,即電壓差,
注意,第二個圖中的箭頭指示了傳統電流的方向,這意味著電子正朝著相反的方向運動。洛倫茲力的方向由一個右手定律控制,該定律考慮了電子相對于磁場的運動方向。在第一個圖中,電子向右移動,洛倫茲力向上移動。在第二個圖中,電子向左流動,洛倫茲力向下,因此負電荷向導體的底部邊緣聚集。其結果是導體上邊緣和下邊緣之間產生電位差,上邊緣比下邊緣更為正。這種電位差稱為霍爾電壓:這個方程適用于載流平板,它告訴我們霍爾電壓與通過導體的電流的振幅(i)、磁場強度(b)、基本電子電荷(e)、每單位體積的電子數(ρ)和平板厚度(t)有關。
通過霍爾效應產生的電壓相對于通常影響電路的噪聲、偏移量和溫度效應來說是很小的,因此基于霍爾效應的實用傳感器并不普遍,直到半導體技術的進步允許高度集成的元件包含霍爾元件和額外的電路來放大和調節霍爾電壓。盡管如此,霍爾效應傳感器測量小電流的能力還是有限的。例如,allegro 的 ACS712的靈敏度為185 mV/A。這意味著10ma 的電流只能產生1.85 mV 的輸出電壓。如果電路具有低噪聲底板,這個電壓可以接受,但是如果在電流通路中加入2ω 電阻,產生的20mv 輸出電壓將是一個重大改進。霍爾效應適用于各種電流傳感器應用; 基于電流、磁場和電壓之間相對簡單的關系的設備可用于測量位置、速度和磁場強度。然而,在這篇文章中,我們將集中討論通過霍爾電壓測量電流的設備,當由被測電流產生的磁場集中到一個集成的霍爾效應元件時產生的霍爾電壓。
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