ZHCABK3 January   2022 TMCS1100 , TMCS1100-Q1 , TMCS1101 , TMCS1101-Q1 , TMCS1107 , TMCS1107-Q1 , TMCS1108 , TMCS1108-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2器件运行
  5. 3接地
  6. 4测量范围
    1. 4.1 摆幅限制
    2. 4.2 噪声限制
  7. 5外部磁场
    1. 5.1 地球磁场
    2. 5.2 导通路径
    3. 5.3 其他磁性组件
  8. 6缓解外部磁场的影响
    1. 6.1 屏蔽
    2. 6.2 校准
  9. 7总结

导通路径

另一个在某种程度上无法避免的磁场来源是一切载流导线,包含所有周围的 PCB 迹线和线路以及霍尔效应检测器件的输入线路。因此,与传统电流分流监控器相比,必须更加关注布局。载流导线对器件中霍尔传感元件施加的磁场通量可以通过安培定律以数学方式计算得出,如Equation8 所示。

Equation8. B = µ 0 × I 2 π r

该公式需要分析导线中所承载电流的幅度,以及该导线与位于 TMCS110x 器件中传感器之间的正交距离。该公式可用于对导线或迹线产生的外部磁场进行近似处理,在为 PCB 布局制定设计规则来确保迹线与传感器保持一定的距离,从而保证对生产的场进行优化时,这可能会有用。

例如,可考虑让 PCB 上的迹线与 TMCS1101 相距 15mm。对于 TMCS110x 系列,传感器的位置可以近似为封装的中心。查看数据表中的 D0008B 封装信息,考虑到器件的引脚,则在最差的情况下,距离封装外边缘的距离为 2.9mm。示例 - 迹线与传感器间的距离中直观地显示了此信息。

图 5-2 示例 - 迹线与传感器间的距离

Equation9Equation10 显示了此迹线在该距离上可能会对 z 轴正方向传感器所在点产生 33.5µT 的磁场,也即相对于输入产生 –30.45mA 的失调电流。另请注意,需要针对 TMCS110x 附近的每个迹线执行此计算,因为每个载流导体都会对传感器产生影响。另外还应考虑右手定则,因为电流方向也指示所产生磁场的极性。

Equation9. B = µ 0 × I 2 πr = 4 π × 10 - 7 × 3A 2 π ( 15 mm + 2.9 mm ) = 33.5μT   ( 正极   Z   方向
Equation10. I 偏移 = B   耦合   因数 = 33.5μT 1 . 1 mT A = - 30.45 mA

虽然将高电流迹线与 TMCS110x 隔离相当容易,但是观察到的更大挑战是器件外部的输入电流也可能会产生外部磁场。为了研究这一影响,我们制作了 3D 打印结构来在与 TMCS1100EVM 相距 10mm 的固定间隔处插入一个绝缘线对。TMCS1101 交叉测试板显示了 3D 打印外壳的结构以及测试设置。通过此设置采集了典型器件的数据,而 TMCS1101 交叉测试结果显示了这类导线在距离器件输入引脚 10mm 至 150mm 范围内的典型影响。

GUID-20211005-SS0I-34SX-QVZN-ZPSLFDPM1BBH-low.gif图 5-3 TMCS1101 交叉测试板
GUID-20211005-SS0I-XVXD-KZTM-B0VCRW8WWSNZ-low.gif图 5-4 TMCS1101 交叉测试结果

观察结果表明,随着迹线靠近器件,外部磁场会导致 TMCS1101 的误差发生变化,而随着迹线进一步远离器件,其影响会降至最低。还要注意,从这些观察结果来看,TMCS110x 系列建议的角度是直接插入器件的引脚,以获得最佳性能。这一点在TMCS1100EVM 和 TMCS1101EVM 上得到了证明。如果不采用迎面方式连接,则可能需要进行布局校准,才能获得优化的结果。有关更多详细信息,请参阅校准部分。