Allegro Microsystems недавно выпустила два новых датчика тока для улучшения магнитной чувствительности за счет технологии туннельного магнитосопротивления (TMR).
Такие отрасли, как автомобилестроение, возобновляемые источники энергии и промышленная автоматизация, в значительной степени полагаются на точные текущие измерения для повышения производительности, гарантии безопасности и повышения энергоэффективности. Однако традиционные методы измерения тока, такие как датчики Холла и шунтирующие резисторы, часто сталкиваются с ограничениями по чувствительности, энергопотреблению и размерам. Технология TMR, подобная той, что используется в новых чипах Allegro CT455 и CT456, является многообещающей альтернативой, обеспечивающей высокую чувствительность и низкое энергопотребление в компактном форм-факторе.
CT455 и CT456 компании Allegro — это малошумящие бесконтактные датчики тока с широкой полосой пропускания, созданные на основе запатентованной технологии Allegro XtremeSense TMR. Allegro разработала оба датчика для обеспечения точных измерений тока и программируемых функций для повышения гибкости в различных приложениях, включая системы управления батареями, силовые инверторы и преобразователи постоянного тока.
CT455 работает с полосой пропускания 1 МГц и предлагает программируемое усиление для точных измерений. Устройство поддерживает источники питания как 3,3 В, так и 5 В и поставляется в стандартных биполярных и униполярных вариантах измерения магнитного поля. Датчик поддерживает диапазоны магнитного поля от ±6 мТл до ±48 мТл, обеспечивая чувствительность 333,3 мВ/мТл в нижних диапазонах и 41,7 мВ/мТл в более высоких диапазонах. Устройство имеет время отклика менее 300 нс, линейный аналоговый выход и низкий уровень шума. Кроме того, требуется только ток питания 6 мА.
Функциональная структурная схема CT455 для SOIC-8. Изображение предоставлено Allegro Microsystems.
С другой стороны, CT456 обеспечивает улучшенное время отклика до 300 нс, имеет ту же полосу пропускания 1 МГц и ток потребления 6 мА. Подобно CT455, он обеспечивает линейный аналоговый выход и включает программируемый вариант для точной настройки усиления и смещения в конце производства. Архитектура CT456 поддерживает два предустановленных диапазона магнитного поля (±6 мТл и от ±12 до ±48 мТл), а также включает улучшенное подавление синфазных помех, обеспечивая более 90% невосприимчивости к паразитным магнитным полям. Он работает с напряжением питания 3,3 В или 5 В, диапазон выходного напряжения составляет от 0,5 В до 4,5 В для варианта 5 В и от 0,65 В до 2,65 В для варианта 3,3 В. Allegro оптимизировала CT456 для применения в автомобилестроении, при этом устройство соответствует стандартам AEC-Q100 Grade 1.
Туннельное магнитосопротивление (TMR) — это передовая технология измерения тока, которая использует квантово-механические эффекты для точного обнаружения магнитных полей.
Центральным элементом зондирования TMR является магнитный туннельный переход (MTJ), структура, состоящая из двух ферромагнитных слоев, разделенных ультратонким изолирующим барьером. Электрическое сопротивление MTJ изменяется в ответ на внешние магнитные поля, что делает датчики TMR высокочувствительными детекторами магнитных изменений.
Центральным элементом зондирования TMR является магнитный туннельный переход (MTJ), структура, состоящая из двух ферромагнитных слоев, разделенных ультратонким изолирующим барьером. Электрическое сопротивление MTJ изменяется в ответ на внешние магнитные поля, что делает датчики TMR высокочувствительными детекторами магнитных изменений.
Датчики TMR работают на основе эффекта туннельного магнитосопротивления. Когда внешнее магнитное поле влияет на относительную магнитную ориентацию ферромагнитного слоя, оно меняет вероятность туннелирования электронов через изолирующий барьер. Если намагниченности выровнены параллельно, вероятность туннелирования выше, что приводит к снижению сопротивления. Если они антипараллельны, вероятность туннелирования уменьшается, что приводит к увеличению сопротивления. Контролируя эти изменения сопротивления, датчики TMR могут обнаруживать мельчайшие изменения магнитного поля, соответствующие току, протекающему через близлежащий проводник.
Датчики TMR обладают рядом преимуществ, которые делают их хорошим выбором для приложений измерения тока. Во-первых, они обладают исключительно высокой чувствительностью, обнаруживая очень малые токи, которые могут быть пропущены датчиками других типов. Во-вторых, датчики TMR имеют высокое соотношение сигнал/шум, что повышает точность измерений. В-третьих, они потребляют меньше энергии по сравнению с традиционными магнитными датчиками, такими как датчики на эффекте Холла или датчики анизотропного магнитосопротивления (AMR). Наконец, датчики TMR могут быть изготовлены компактно, что позволяет интегрировать их в электронные устройства с ограниченным пространством.
Используя технологию TMR, Allegro надеется, что ее новые датчики предоставят инженерам долгожданное сочетание высокой чувствительности, низкого энергопотребления и компактного дизайна. Образцы каждого чипа теперь доступны для покупки вместе с оценочными платами.
