芯耀
622
前言
在電子工程領(lǐng)域，精準(zhǔn)的電流測(cè)量對(duì)于眾多電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)監(jiān)控至關(guān)重要。芯伯樂推出的XBLW GT712電流傳感器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為工程師在諸多應(yīng)用中的首選工具。本文將深入剖析XBLW GT712的工作原理、性能特點(diǎn)以及應(yīng)用要點(diǎn)，為工程師提供詳實(shí)且專業(yè)的參考信息，助力大家更好地理解和運(yùn)用這一關(guān)鍵元件。
一. 工作原理剖析
XBLW GT712基于霍爾效應(yīng)原理設(shè)計(jì)。當(dāng)被測(cè)電流流經(jīng)傳感器內(nèi)部的導(dǎo)線時(shí)，會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。傳感器中的霍爾元件置于該磁場(chǎng)中，依據(jù)霍爾效應(yīng)，磁場(chǎng)會(huì)作用于霍爾元件的半導(dǎo)體材料，使材料內(nèi)的電荷載流子發(fā)生偏移，進(jìn)而在霍爾元件的輸出端產(chǎn)生霍爾電壓。這一電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度緊密相關(guān)，而磁場(chǎng)強(qiáng)度又與被測(cè)電流呈線性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流大小的精確測(cè)量。
為了增強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)效果并確保測(cè)量精度，XBLW GT712?內(nèi)部采用磁性材料制成的磁芯。被測(cè)電流導(dǎo)線穿過磁芯的氣隙，磁芯將磁場(chǎng)集中并引導(dǎo)至霍爾元件附近，使得霍爾元件能夠更高效地檢測(cè)磁場(chǎng)變化，進(jìn)而提升測(cè)量靈敏度。同時(shí)，傳感器還內(nèi)置信號(hào)處理電路，對(duì)霍爾元件產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波與調(diào)制，使其輸出的電壓信號(hào)更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確，更適合后續(xù)的電路讀取與處理。
二. 使用方法
引腳介紹
XBLW GT712主要引腳包括待測(cè)電流輸入輸出端（IP+、IP-）、接地端（GND）、電源端（VCC）、輸出電壓端（VOUT）。使用時(shí)，IP+和IP-分別接被測(cè)電流的正負(fù)端，GND接地，VCC接5V電源，VOUT接ADC采集芯片模擬輸入引腳用于讀取電壓信號(hào)。XBLW GT712利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)非接觸式電流檢測(cè)，隔離電壓可達(dá)2500V。通過測(cè)量輸出電壓并依據(jù)芯片的靈敏度和零點(diǎn)電壓計(jì)算電流值。當(dāng)芯片內(nèi)部沒有電流流過且供電5V時(shí)，此時(shí)GT712輸出零點(diǎn)電壓為1/2VCC即2.5V，在此基礎(chǔ)上每增加1A電流相應(yīng)輸出電壓會(huì)增加185mV/100mV/66.7mV（根據(jù)不同量程版本）。
三. 性能特點(diǎn)
1.多種量程選擇 ：XBLW GT712提供5A、20A、30A等不同量程的型號(hào)，滿足工程師在各類應(yīng)用中的多樣化需求。185mV/A，100mV/A，66.7mV/A多種不同靈敏度選擇，無論是小型電子設(shè)備中的低電流檢測(cè)，還是工業(yè)電力系統(tǒng)中的較大電流監(jiān)控，都能精準(zhǔn)適配，確保測(cè)量范圍覆蓋廣泛且精準(zhǔn)。
2.高線性度 ：其輸出電壓與被測(cè)電流之間展現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，線性誤差僅為0.4%，在整個(gè)量程范圍內(nèi)，線性誤差極小，能夠精確反映電流的實(shí)際變化情況，為工程師在電路設(shè)計(jì)與分析中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供了堅(jiān)實(shí)保障，使得電流測(cè)量結(jié)果更具可信度，便于后續(xù)的電路調(diào)試與優(yōu)化。
3.快速響應(yīng)能力 ：具備快速的響應(yīng)速度，典型響應(yīng)時(shí)間為4us，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電流變化做出準(zhǔn)確反應(yīng)。確保能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電流的快速波動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中的異常情況并進(jìn)行處理，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。120kHz帶寬也使得XBLW GT712可以捕捉和響應(yīng)較高頻率的電流變化。
4.隔離特性優(yōu)良 ：實(shí)現(xiàn)了原邊電路（被測(cè)電流電路）與副邊電路（信號(hào)輸出電路）的高隔離度，隔離電壓高達(dá)2500V，有效避免了高壓、大電流電路對(duì)信號(hào)處理電路的干擾，保障了測(cè)量系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，無需擔(dān)心信號(hào)傳輸過程中的相互干擾問題。
?四、典型原理圖及應(yīng)用
GT712的典型應(yīng)用電路在VCC和GND之間需加一個(gè)濾波電容CVcc，同時(shí)在輸出和GND之間還需要增加一個(gè)濾波電容CVout。在被測(cè)電流的輸入端，1號(hào)和2號(hào)引腳被短接在一起作為被測(cè)電流的輸入端，而3號(hào)和4號(hào)引腳被短接在一起作為被測(cè)電流的輸出端。傳感器的模擬輸出信號(hào)與被測(cè)的交流/直流電流完全成比例。
該圖展示了基于 XBLW GT712?的三相電機(jī)電流檢測(cè)電路。將 XBLW GT712?串聯(lián)至需檢測(cè)電流的支路，配合外接 ADC 采集輸出電壓，即可精準(zhǔn)讀取電流值，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確控制與過流保護(hù)，避免電機(jī)因電流過大而損壞。
在客戶實(shí)際使用中，客戶選用的ADC采集芯片可能會(huì)出現(xiàn)最大電壓無法采集4.5V電壓的情況（滿量程最大輸出電壓），此時(shí)可以使用電阻分壓的方式將電壓降至可采集范圍內(nèi)，但是需要結(jié)合算法進(jìn)行計(jì)算，電路如下圖：
此時(shí)，ADC_OUT采集電壓為ADC_OUT=GT712_DC * R2 / ( R1+R2 ) = GT712_DC * 0.34。此時(shí)電壓為原電壓的0.34倍，滿足了對(duì)于ADC采集芯片3.3V的電壓需求。在計(jì)算電流時(shí)，
采集電流 = (GT712_DC - 0.5VCC) / Sensitivity
= [(ADC_OUT / 0.34) - 0.5VCC] /Sensitivity
D1二極管是鉗位二極管，防止有意外高電壓進(jìn)入檢測(cè)電路，燒壞后級(jí)電路，當(dāng)有負(fù)壓時(shí)通過左側(cè)端二極管導(dǎo)通鉗位電壓為-0.3V。當(dāng)有意外正高電壓進(jìn)入時(shí)，右側(cè)二極管搭配R5電阻組成鉗位電路，鉗位電壓為3.3+0.3V，額外的電壓由R5承擔(dān)。分壓電阻的選擇需要根據(jù)項(xiàng)目情況選擇合適的精度。
五、客戶其他問題
1.芯片用在三相電機(jī)上采集電流在啟動(dòng)瞬間電流會(huì)大于芯片量程會(huì)不會(huì)損壞芯片。
答：不會(huì)，XBLW GT712在開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了這一點(diǎn)，芯片浪涌電流最大可承受100A。
2.芯片是直接串聯(lián)進(jìn)入電路？
答：是的，只需像電流表測(cè)量電流一樣將P+、P-串聯(lián)進(jìn)入電路中即可后給GT712芯片供電即可正常輸出電壓。
3.GT712輸出后的電壓怎么轉(zhuǎn)換成電流。
答：輸出后的電壓需要用ADC采集，采集后的電壓根據(jù)公式 (GT712_DC - 0.5VCC) / Sensitivity即可計(jì)算出電流（GT712_DC為GT712輸出電壓）。
4.GT712輸出電壓滿量程最大5V左右，ADC采集只能最大采集3.3V電壓怎么辦？
答：利用電阻進(jìn)行分壓后采集，最后用公式算法算出電流值，注意電阻精度選擇，詳細(xì)可看上文典型原理圖及應(yīng)用。
?六、應(yīng)用要點(diǎn)指南
1.電路布局優(yōu)化 ：在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，應(yīng)將 XBLW GT712盡量靠近被測(cè)電流的源頭，減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，以降低線路阻抗和感應(yīng)噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。同時(shí)，注意信號(hào)輸出線的布線，避免與大電流、高壓線平行或交叉，減少電磁干擾，確保輸出信號(hào)的純凈度，為后續(xù)的信號(hào)處理提供高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)。
2.濾波處理應(yīng)用 ：由于實(shí)際電路環(huán)境復(fù)雜，可能存在各種電磁干擾，導(dǎo)致 XBLW GT712輸出信號(hào)中夾雜噪聲。工程師可在傳感器的輸出端接入適當(dāng)?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/480417.html">濾波電路，如低通濾波器，根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的濾波參數(shù)，濾除高頻噪聲信號(hào)，提升測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3. 由于霍爾元件位于芯片中心下方，芯片的這一區(qū)域應(yīng)盡量避免走線和信號(hào)干擾。如果要更好地防止外部干擾，建議在設(shè)備封裝上添加一個(gè)表面貼裝的磁合金屏蔽。同時(shí)，為了確保屏蔽的有效性，避免影響引腳的連接，在集成電路引腳附近應(yīng)將屏蔽層留出適當(dāng)?shù)目臻g。這樣可以在不干擾正常連接的前提下，最大限度地減少外部磁場(chǎng)對(duì)霍爾元件的干擾。
在電子工程領(lǐng)域，精準(zhǔn)的電流監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)始終是提升系統(tǒng)性能與可靠性的關(guān)鍵。芯伯樂 XBLW GT712 電流傳感器，憑借其卓越的性能和精妙的設(shè)計(jì)，為工程師們提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，這不僅提高了測(cè)量的精度，還簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。GT712 以其高帶寬、快速響應(yīng)時(shí)間以及優(yōu)異的線性度，確保了電流監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，為工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)中提供了極大的便利，這不僅有助于推動(dòng)電子工程領(lǐng)域的發(fā)展，也為工程師們提供了更多實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的機(jī)會(huì)。
七、客戶定制方案與選型
芯伯樂XBLW產(chǎn)品專注于消費(fèi)類和工業(yè)類市場(chǎng)。主要研發(fā)方向?yàn)樾盘?hào)鏈及電源管理，產(chǎn)品有運(yùn)算放大器、時(shí)鐘與計(jì)時(shí)芯片、接口RS485/RS232、線性穩(wěn)壓器、AC-DC控制器、DC-DC開關(guān)控制器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、MOS管、達(dá)林頓、邏輯電路及EEPROM存儲(chǔ)器等系列。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于無人機(jī)、機(jī)器人、電源、計(jì)算機(jī)、儀器儀表、家電、通訊設(shè)備、照明應(yīng)用、汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等領(lǐng)域。
芯伯樂XBLW是芯伯樂電子的自主品牌，《芯伯樂》，智造好芯，伯樂自來，致力成為客戶首選的半導(dǎo)體品牌。
