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零功率损耗小型非接触式电流感测器
零发热外加超小体积 有效提升工控装置安全性
[作者 ROHM]   2019年12月20日 星期五 浏览人次: [3801]

近年来,由於全球节能与安全意识越来越高,环保法规也越来越严格,对於大功率的资料中心伺服器和太阳能发电系统,不断要求功率视觉化并采取相关安全措施。在此同时,电流感测器的需求亦逐年增加,传统采用霍尔元件的电流感测器,因消耗电流较多且灵敏度较低,必须在电流感测器内部布线,因此市场急需兼具小尺寸、低损耗、高可靠性的电流感测器。ROHM针对这些课题,以高灵敏度、低消耗电流的MI元件,研发出完全无需接触即可进行电流检测的新产品。


ROHM针对大功率的资料中心伺服器、太阳能发电系统及用电池驱动的无人机等需透过电流来检测工作情况的各种工控及消费电子装置,研发出集结非接触式检测、零功率损耗(零发热)、超小尺寸等三大优势於一身的非接触式电流感测器━BM14270AMUV-LB。



图一 : 零功率损耗小型非接触式电流感测器━BM14270AMUV-LB
图一 : 零功率损耗小型非接触式电流感测器━BM14270AMUV-LB

BM14270AMUV-LB是融合了ROHM合作夥伴爱知制钢株式会社的MI元件[1]技术,加上ROHM擅长的半导体生产技术和感测器控制技术等优势所诞生的新产品。该产品采用高灵敏度、低消耗电流的MI元件,能够进行非接触式检测(无需在电流感测器内布线),同时达成业界最小尺寸(3.5mm见方)和工作时超低消耗电流(0.07mA,仅为传统产品的1/100)。



图二 : 电流侦测方法(电流感测器的种类)
图二 : 电流侦测方法(电流感测器的种类)

另外,还具有消除磁场干扰的抗杂讯功能,无需遮罩措施即可安装在PCB板上。不仅如此,内建的A/D转换器采用数位输出,可减少微控制器的负担,因此可更轻松的进行电流监测。利用上述产品优势,从大功率工控装置到以电池驱动的小型装置,都可轻松进行各种应用的高可靠性电流检测。


产品特点

1.非接触式电流检测、零功率损耗,大大提高系统可靠性

传统采用霍尔元件的产品,如果不在电流感测器内布设电流线,就无法检测电流,而布线则会产生损耗、发热问题,万一电流感测器损坏,可能会导致整个系统停摆。而ROHM新产品利用MI元件的高灵敏度特性,能以非接触方式检测电流,即使在高电压的应用装置中,也不会发生额外的损耗和发热问题,且无需绝缘,设计上更为简洁,有助於提高系统可靠性。



图三 : 电流感测器的功耗/电力损耗比较
图三 : 电流感测器的功耗/电力损耗比较

2.体积小、消耗电流极低,适用於电池驱动装置

传统产品中,霍尔元件本身的消耗电流就很大,因此以电流感测器产品来使用时,会产生10mA左右的消耗电流。而新产品利用MI元件的低消耗电流特性,工作消耗电流仅0.07mA(5V工作时的消费功率0.35mW),为传统产品的1/100。此外,相较於传统产品6.0mm x 4.9mm尺寸,新产品仅有3.5mm见方,再加上业界最低消耗电流和超小尺寸,相当适用於电池驱动装置。


3.具有消除磁场干扰功能,无需遮罩措施即可安装

传统产品会受地磁等干扰影响而产生测量误差,需要采用磁遮罩措施来摒除干扰。而ROHM新产品安装在PCB板的来回布线上,利用内部的双感应单元即可消除干扰磁场的杂讯,仅会检测到原本需要测量的电流磁场,因此无需遮罩即可进行高精度测量。



图四 : 消除磁场干扰的机制
图四 : 消除磁场干扰的机制

图五 :  消除磁场干扰的效果
图五 : 消除磁场干扰的效果

4.数位输出,电流检测更轻松

内建的A/D转换器采用数位输出,安装於伺服器等应用装置时,可减少微控制器的负担,易於进行电流检测。


应用范例


1.伺服器、太阳能发电系统、蓄电系统、功率计等基础设施相关应用


2.机器人、FA装置、空调等大功率装置


3.无人机等以电池驱动的应用装置


4.适用於电流监测和监控领域等各类应用。


名词解释

[1]MI元件(Magneto-Impedance元件):使用特殊非晶丝元件,由爱知制钢株式会社於全球市场中率先发表,可检测磁力和磁场,以少量消耗电流即可进行高灵敏度检测,有??应用於各种物联网相关领域。


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