浅谈大电流传感应用中的集中器

与任何半导体器件一样，Allegro™提供的集成电流感测解决方案可能会受到其允许的最大允许电流和隔离电压的限制。能耗和封装尺寸是限制参数。对于大电流应用（> 200 A），Allegro建议使用带有霍尔效应传感器IC的磁性集中器（图1）。该系统由围绕电流导体的铁磁集中器组成，该铁磁集中器设计有一个小窗口，称为气隙，传感器IC放置在该小窗口中。本文档旨在为设计大电流集中器提供基本指导。

图1具有集中器的典型大电流传感系统

介绍

集中器将磁通量线聚焦，该磁通量线是由流过导体的电流产生的，位于气隙的中心，霍尔效应磁传感器IC放置在该气隙的中心。集中器（也称为磁芯）以及电流检测系统的效率主要取决于以下因素：

• 核心材料
• 核心尺寸
• 气隙
• 核心几何

以下各节逐个详细介绍了这些因素。

选矿厂材料

集中器材料的选择是通过在其渗透性，电阻率和成本之间的微妙折衷来做出的。为了将磁通线集中在传感元件上，磁芯不得在大电流下饱和。因此，它必须具有相对于空气的高导磁率，但不能达到永磁材料的磁导率，以避免在暴露于高电流后产生产生磁滞现象的不希望的残留磁化强度。铁合金族（例如硅铁（FeSi）或镍铁合金（FeNi））最常用于电力应用，因为它们显示出高磁导率，因此具有很高的饱和点（图2）。

图2 FeSi（3％）和1010钢的堆芯增益。对于相同的磁芯，FeSi产生更高的增益斜率（1 G（高斯）= 0.1 mT（毫特斯拉））

铁的缺点是电阻率低，使其容易受到涡流（感应的反向电流）的影响，从而降低了频域中的电流测量精度。为了最大程度地减少这种影响，这就是为什么铁必须与导电性较低的材料（例如硅）合金化的原因。另外，建议使用通常为0.3 mm厚度的层来层压铁芯，这将显着降低涡流（层越薄，涡流越小）（图3）。每层还必须涂硅以提高效率。

编辑：hfy