霍尔与差分运放电流采集

一、霍尔电流采集1

1、MLX91208单芯片介绍

MLX91208 是一款采用 Tria⊗is® 霍尔技术的单片传感器 IC。传统平面霍尔技术仅对垂直于 IC 表面施加的磁通密度敏感。IMC-Hall® 电流传感器对平行于 IC 表面施加的磁通密度敏感。这一特性是通过集成磁集中器（IMC-Hall®）实现的，该集中器作为额外的后端工艺步骤沉积在 CMOS 芯片上。IMC-Hall® 技术已通过汽车级认证。

该产品是一款单芯片霍尔传感器，其输出信号与水平施加的磁通密度成正比，因此适用于电流测量。它非常适合用作开环电流传感器，用于 PCB 或母排安装。它具有小尺寸应用设计和简单的结构，适用于从几安培到 1000安培的各种电流范围。

MLX91208 的传输特性在偏移、增益或温度补偿方面可编程。线性模拟输出专为需要极快响应的应用而设计，例如逆变器应用。

图1.1 框图

图1.2 典型应用

2、芯片选型

后缀CAL、CAH、CAV代表该芯片可检测的最大磁场范围（即量程）不同。它们在内部集成了不同大小的IMC（Integrated Magnetic Concentrator集成磁通集中器）层，以覆盖不同的电流检测需求。

芯片型号后缀：即 MLX91208CAL、MLX91208CAH或 MLX91208CAV。

内部的粗调增益（RG）与细调增益（FG）。

要确定芯片型号及其对应的内部增益参数，可以通过以下步骤来实现。

1）选择芯片版本

这是设计的第一步，需根据待测电流的量程来选择合适的芯片版本。它们适用的电流范围有明确的推荐值，可供参考。

2）校准系统增益

MLX91208 的灵敏度并非固定值，而是通过其内部 EEPROM 中的RG（粗调增益）和FG（细调增益）参数来配置的。校准的目标，正是确定最适合系统的 RG 和 FG 值。

方法一：PTC04 编程器盲校（官方推荐）

这是最精确、最推荐的校准方法，可以直接将校准参数写入芯片，确保其在生命周期内性能稳定。校准流程如下：

获取硬件：需要 Melexis 的PTC04 编程器和DB-HALL05 子板。

连接待测系统：将芯片与子板连接，并按照实际应用安装好（例如，放入 U 型屏蔽罩中）。

进行软件校准：运行官方上位机软件，通过 PTC04 对芯片进行编程。软件通常引导你施加已知电流，读取输出，并自动计算出合适的 RG 和 FG 值，最终将它们固化到芯片的 EEPROM 中。

方法二：MCU 软件校准（适合批量生产）

如果已经批量生产，或无法使用官方编程器，也可以利用主控 MCU 进行校准。其核心思想是在应用层进行补偿，而非修改芯片本身。

具体校准步骤如下：测量零点偏移：在无电流输入（I=0A）时，通过 ADC 读取传感器输出V_offset。

测量满量程输出：给系统通入一个已知的大电流（尽可能接近满量程，记为I_max），读取传感器输出V_out。

计算系统灵敏度：根据公式计算系统灵敏度S：

电流计算公式：后续实际应用中，MCU 通过采样到的 ADC 电压V_ADC，利用公式进行实时换算，即可得到当前电流值。

这种方法校准的是“系统”（芯片+结构+MCU）的综合增益，使用方便，但其精度受限于ADC的分辨率和MCU的算法，且每次系统更换都需要重新校准。如果使用这种方法，需自行计算并记录合适的S和V_offset值，无需关心芯片内部的 RG 和 FG。

总的来说，确定参数的过程即“选型→校准→验证”。因此，实际的电流测量精度，很大程度上取决于校准的精细程度。

3、核心设计参数速查

二、霍尔电流采集2

优选CB封装的汽车级200KHz带宽电流传感器 IC。该器件提供宽电流检测范围（0A至400A），并且其导电路径内部电阻仅为100μΩ，因此功率损耗极低。在整个IC的使用寿命期间，从室温到高温的精确度为+/- 2.1％。2.5μs响应时间可在安全关键型应用中实现过流故障检测，而强化电隔离可减少材料使用量。该器件采用5 V电源 或3.3V工作。

三、差分运放电流采集

精密双向电流检测放大器。借助分流电阻，它们可以在从-20～+70V的广泛共模电压范围内感应电流，无论电源电压是多少。它们的放大器增益为20V/V、60V/V和100V/V。 它们能够感应低至10 mV满量程的极低压降，从而最大限度地减少测量误差。该器件可在 2.7～5.5V的宽电源电压范围和 -40～125 ℃的工业温度范围内完全运行，符合AEC-Q100标准。

四、电流采集方案比较

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