可实现HEV的高BW感应的线性电流霍尔效应传感器

抽象的

已经开发出一种新的线性电流霍尔效应传感器IC，以适应混合电动汽车（HEV）逆变器电流感测应用的精度和带宽要求。该器件采用专有的SIP封装，并采用了下一代斩波器稳定信号调理和滤波电路，二者结合在一起可提供高达120 kHz带宽的低噪声模拟输出信号。通过引入专有的分段线性温度补偿，可以在业界领先的精度水平上实现这一目标，该补偿可以在整个工作温度范围内稳定零磁场偏移和输出灵敏度，而不会影响高带宽信号路径。该器件非常适合使用需要高频工作的核心配置的所有电流感测应用。

介绍

典型的HEV逆变器中的全桥驱动器将直流电池电压转换为三相交流电压，以驱动连接到传动系统的交流电动机（见图1）。

图1典型的逆变器电路应用

测量逆变器相电流，然后将所得信息用于控制脉冲宽度调制（PWM）逆变器开关（通常为IGBT）。逆变器控制回路需要高精度的高带宽电流传感器IC，以最大程度地提高电机转矩和总体电机效率。具有快速响应时间的高端电流传感器IC还可以提供过电流保护。Allegro™A1366线性霍尔效应传感器IC旨在满足HEV逆变器应用的高带宽，高精度要求。在这些应用中，线性霍尔效应传感器IC通常放置在铁磁“ C”形磁芯的间隙中，该磁芯围绕电动机中的每个逆变器相导体（见图2）。随着电流在导体中流动，

图2 A1366电流检测配置

Allegro的专有设计功能使A1366成为在HEV逆变器，大电流电机控制或任何其他高频，大电流应用中使用的理想传感器IC。这些功能包括特殊包装，先进的斩波器和过滤技术以及数字温度补偿算法。这些创新使业界领先的高精度120 kHz带宽线性霍尔效应传感器IC成为可能，在HEV电流传感器应用中表现出色。

本文将重点关注下一代封装，IC设计创新及其对传感器IC性能的影响。它还将包括有关核心设计的简短应用讨论。

模拟信号路径和带宽

图3显示了A1366线性霍尔效应传感器IC的简化框图。可以清楚地看到传感器的模拟信号路径。模拟输出信号与电源电压成比例，当施加的磁场为零时，其标称值为VCC / 2。输出将在正或​​负方向上偏离VCC / 2，具体取决于图2芯结构中所施加磁场的极性或电流方向。

图3 A1366框图

霍尔元件传感器产生一个小的信号，必须以高增益对其进行放大。随着环境温度的变化，高放大倍数很难产生稳定的输出信号。A1366的放大器设计可通过BiCMOS工艺实现，该工艺可结合数字电路实现精确的放大器设计。增加的数字电路用于Allegro的工厂编程。增益和失调都可以在工作温度范围内调节。此外，霍尔元件和放大器级均经过斩波稳定，以最小化温度范围内的失调漂移。Allegro还开发了专有的斩波稳定和陷波滤波技术，尽管线性霍尔效应传感器IC需要大的信号增益，但仍可实现低噪声输出。实际上，降噪的世代改善幅度大于一个数量级。A1366代表Allegro生产的最高带宽和最高分辨率的模拟输出传感器。在整个120 kHz带宽下，六个sigma峰峰值噪声约为6 mV。

A1366的模拟输出响应时间小于4μs，该速度足以保护IGBT器件免受过电流或短路事件的影响。在较低频率的应用中，可以对输出进行滤波以降低输出上的噪声并提高分辨率。高带宽不仅可以通过模拟信号路径设计来实现，还可以通过单列直插式封装（SIP）（称为KT封装）来实现。

编辑：hfy