开环电流传感器与闭环电流传感器

传统意义的闭环电流传感技术以其高精准度被广泛用于工业和汽车行业。通过在复杂并完全集成了电流传感器的IC中应用专有的封装技术和先进集成的算法，Allegro已经开发出全新的磁性电流传感器IC，能够以开环传感器的架构实现近似闭环的精度。

磁性传感器

开环电流传感器

通常，开环霍尔效应传感器会使用一个磁性传感器来产生一个与被感测电流成比例的电压，然后该电压被放大成与导体中电流成比的模拟信号输出。就其结构而言，导体通过铁磁体的中心位置以集中磁场，磁传感器则被放置在铁磁体的间隙中，如图1所示。在开环架构中，霍尔效应电流传感器IC对于温度的任何非线性和灵敏度漂移都可能产生误差。

图一：开环传感器架构

闭环电流传感器

闭环传感器使用由电流传感器IC主动驱动的线圈来产生一个与导体中电流相反的磁场。这样，霍尔传感器总是在一个零磁场的工作点运行。输出信号由电阻器产生，该电阻器的电压与线圈中的电流成正比，该电流也与绕在磁芯线圈中电流成正比缺少翻译细节，如图2所示。

图二：闭环传感器架构

开环 VS 闭环

环电流传感器不仅需要铁磁芯，还需要一个线圈和额外的高功率放大器来驱动线圈。虽然闭环电流传感器比开环架构更复杂，但由于系统仅在零磁场这一个工作点运行，因此消除了与霍尔传感器IC相关的灵敏度误差。如果设计合理，闭环和开环霍尔效应电流传感器通常具有相同的零安培输出电压性能，因此两者的零安培检测精度非常相似。

与开环解决方案相比，闭环传感器尺寸更大，需要占用的PCB空间也更多。由于闭环传感器在驱动补偿线圈时需要一定的电流，因而功耗较高。此外，闭环传感器需要额外的线圈和驱动电路，价格也比开环传感器更昂贵。

如何选择开环和闭环

开环与闭环传感器的选择需要考虑精度和响应时间。如果应用要求高精度，通常选择闭环电流传感器，它可以消除上面谈到的系统灵敏度非线性误差。在某些应用中，需要快速响应来保护IGBT和MOSFET等半导体器件，以便能够更好地控制应用中的电流。如果能够具有足够的精度和响应速度，由于其尺寸、功耗等方面的先天优势，开环传感器也是一种理想的选择。Allegro已经开发出这种全新的开环解决方案，体积更小，具备高精度和快速的响应，对比闭环解决方案更经济实惠。