电流传感器集成电路（IC）磁滞减轻技术解析
本应用笔记重点介绍电流传感器集成电路（ic）和使用ic上集成的铁磁芯的磁滞减轻技术。本文档概述了磁滞现象及其对allegro电流传感器（例如acs758cb和acs770cb系列）的影响。它还包括减轻磁滞的两种方法。
介绍
传统的开环电流传感器ic，例如allegro acs758cb和acs770cb系列，都具有充当磁集中器的铁磁芯。它们将由流过导体的电流产生的磁通密度b场集中到霍尔效应传感器ic上，如图1所示。
图1使用霍尔传感器ic和磁芯的感应电流
霍尔效应传感器ic具有一个霍尔元件，即一个传感器，可将垂直于霍尔元件的b场转换为电压。该霍尔传感器电压与b场成正比。b场也与导体中电流的大小成正比，因此霍尔传感器的输出电压与导体中流动的电流的大小成正比。这样，可以用霍尔效应传感器和集中芯制成非常精确的电流传感器。
如果没有芯线，导体周围的b场将很小，并且难以精确测量。磁芯可以将磁场放大20倍或更多，因此对于提高传感器的精度和分辨率具有极高的价值。以这种方式测量电流还有其他优势，例如电流隔离，极低的功率损耗和低的发热。使用铁磁材料作为集中芯的一个缺点是磁滞。
什么是磁滞？
磁滞通过测量一块磁芯材料并生成bh曲线来测量。向材料施加外部磁场（h），然后测量材料“内部”的磁通密度（b）。永磁体或“硬”材料的一系列曲线如下图2所示。永磁体不用作磁芯，但有助于说明磁滞的工作原理。当施加大磁场时，磁性材料被磁化；当消除磁化场（h）时，在图2所示的具有磁通密度（b）的材料周围会存在一个永久磁场。
永磁体产生的磁场不仅取决于材料，还取决于其被磁化的强度。换句话说，这取决于在磁化期间施加了多少h场。通过施加不同的磁化场（h），可以生成一系列曲线，如图2所示。
图2 b与h的曲线族
铁磁材料是可磁化或被永磁体吸引的材料。它们具有很高的磁导率，并且都具有在存在磁场的情况下排列的磁畴（请参阅图3）。除去施加的磁场后，松散固定的磁畴会恢复为随机方向。这些被称为“软”材料，并且希望用作芯。并非所有的畴都恢复为随机取向，这就是材料被磁化的方式。这是“剩磁”，是材料的磁滞。永久磁畴保持锁定在与磁化场相同的方向上，因此是“硬”材料。
如图3和图4所示，在选择用于电流传感应用的磁芯材料时，需要一种具有低滞后性的软铁磁材料。
图4软b和硬b与h循环
当霍尔电流传感器ic放在铁芯的间隙中且没有电流流过时，器件的输出电压应指示为零安培。电流在导体中流动后，磁芯中的磁滞会保留磁场，因为电流会产生一个施加的磁场并使磁芯材料磁化。当电流不再流动时，霍尔传感器将测量非零电流，具体取决于芯材的磁化强度。这会导致零安培读数出现一些误差，因此是不希望的。
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介绍
传统的开环电流传感器ic，例如allegro acs758cb和acs770cb系列，都具有充当磁集中器的铁磁芯。它们将由流过导体的电流产生的磁通密度b场集中到霍尔效应传感器ic上，如图1所示。
图1使用霍尔传感器ic和磁芯的感应电流
霍尔效应传感器ic具有一个霍尔元件，即一个传感器，可将垂直于霍尔元件的b场转换为电压。该霍尔传感器电压与b场成正比。b场也与导体中电流的大小成正比，因此霍尔传感器的输出电压与导体中流动的电流的大小成正比。这样，可以用霍尔效应传感器和集中芯制成非常精确的电流传感器。
如果没有芯线，导体周围的b场将很小，并且难以精确测量。磁芯可以将磁场放大20倍或更多，因此对于提高传感器的精度和分辨率具有极高的价值。以这种方式测量电流还有其他优势，例如电流隔离，极低的功率损耗和低的发热。使用铁磁材料作为集中芯的一个缺点是磁滞。
什么是磁滞？
磁滞通过测量一块磁芯材料并生成bh曲线来测量。向材料施加外部磁场（h），然后测量材料“内部”的磁通密度（b）。永磁体或“硬”材料的一系列曲线如下图2所示。永磁体不用作磁芯，但有助于说明磁滞的工作原理。当施加大磁场时，磁性材料被磁化；当消除磁化场（h）时，在图2所示的具有磁通密度（b）的材料周围会存在一个永久磁场。
永磁体产生的磁场不仅取决于材料，还取决于其被磁化的强度。换句话说，这取决于在磁化期间施加了多少h场。通过施加不同的磁化场（h），可以生成一系列曲线，如图2所示。
图2 b与h的曲线族
铁磁材料是可磁化或被永磁体吸引的材料。它们具有很高的磁导率，并且都具有在存在磁场的情况下排列的磁畴（请参阅图3）。除去施加的磁场后，松散固定的磁畴会恢复为随机方向。这些被称为“软”材料，并且希望用作芯。并非所有的畴都恢复为随机取向，这就是材料被磁化的方式。这是“剩磁”，是材料的磁滞。永久磁畴保持锁定在与磁化场相同的方向上，因此是“硬”材料。
如图3和图4所示，在选择用于电流传感应用的磁芯材料时，需要一种具有低滞后性的软铁磁材料。
图4软b和硬b与h循环
当霍尔电流传感器ic放在铁芯的间隙中且没有电流流过时，器件的输出电压应指示为零安培。电流在导体中流动后，磁芯中的磁滞会保留磁场，因为电流会产生一个施加的磁场并使磁芯材料磁化。当电流不再流动时，霍尔传感器将测量非零电流，具体取决于芯材的磁化强度。这会导致零安培读数出现一些误差，因此是不希望的。
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