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零功率損耗小型非接觸式電流感測器
零發熱外加超小體積 有效提升工控裝置安全性

【作者: ROHM】   2019年12月20日 星期五

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近年來,由於全球節能與安全意識越來越高,環保法規也越來越嚴格,對於大功率的資料中心伺服器和太陽能發電系統,不斷要求功率視覺化並採取相關安全措施。在此同時,電流感測器的需求亦逐年增加,傳統採用霍爾元件的電流感測器,因消耗電流較多且靈敏度較低,必須在電流感測器內部佈線,因此市場急需兼具小尺寸、低損耗、高可靠性的電流感測器。ROHM針對這些課題,以高靈敏度、低消耗電流的MI元件,研發出完全無需接觸即可進行電流檢測的新產品。


ROHM針對大功率的資料中心伺服器、太陽能發電系統及用電池驅動的無人機等需透過電流來檢測工作情況的各種工控及消費電子裝置,研發出集結非接觸式檢測、零功率損耗(零發熱)、超小尺寸等三大優勢於一身的非接觸式電流感測器-BM14270AMUV-LB。



圖一 : 零功率損耗小型非接觸式電流感測器-BM14270AMUV-LB
圖一 : 零功率損耗小型非接觸式電流感測器-BM14270AMUV-LB

BM14270AMUV-LB是融合了ROHM合作夥伴愛知製鋼株式會社的MI元件[1]技術,加上ROHM擅長的半導體生產技術和感測器控制技術等優勢所誕生的新產品。該產品採用高靈敏度、低消耗電流的MI元件,能夠進行非接觸式檢測(無需在電流感測器內佈線),同時達成業界最小尺寸(3.5mm見方)和工作時超低消耗電流(0.07mA,僅為傳統產品的1/100)。



圖二 : 電流偵測方法(電流感測器的種類)
圖二 : 電流偵測方法(電流感測器的種類)

另外,還具有消除磁場干擾的抗雜訊功能,無需遮罩措施即可安裝在PCB板上。不僅如此,內建的A/D轉換器採用數位輸出,可減少微控制器的負擔,因此可更輕鬆的進行電流監測。利用上述產品優勢,從大功率工控裝置到以電池驅動的小型裝置,都可輕鬆進行各種應用的高可靠性電流檢測。


產品特點

1.非接觸式電流檢測、零功率損耗,大大提高系統可靠性

傳統採用霍爾元件的產品,如果不在電流感測器內佈設電流線,就無法檢測電流,而佈線則會產生損耗、發熱問題,萬一電流感測器損壞,可能會導致整個系統停擺。而ROHM新產品利用MI元件的高靈敏度特性,能以非接觸方式檢測電流,即使在高電壓的應用裝置中,也不會發生額外的損耗和發熱問題,且無需絕緣,設計上更為簡潔,有助於提高系統可靠性。



圖三 : 電流感測器的功耗/電力損耗比較
圖三 : 電流感測器的功耗/電力損耗比較

2.體積小、消耗電流極低,適用於電池驅動裝置

傳統產品中,霍爾元件本身的消耗電流就很大,因此以電流感測器產品來使用時,會產生10mA左右的消耗電流。而新產品利用MI元件的低消耗電流特性,工作消耗電流僅0.07mA(5V工作時的消費功率0.35mW),為傳統產品的1/100。此外,相較於傳統產品6.0mm x 4.9mm尺寸,新產品僅有3.5mm見方,再加上業界最低消耗電流和超小尺寸,相當適用於電池驅動裝置。


3.具有消除磁場干擾功能,無需遮罩措施即可安裝

傳統產品會受地磁等干擾影響而產生測量誤差,需要採用磁遮罩措施來摒除干擾。而ROHM新產品安裝在PCB板的來回佈線上,利用內部的雙感應單元即可消除干擾磁場的雜訊,僅會檢測到原本需要測量的電流磁場,因此無需遮罩即可進行高精度測量。



圖四 : 消除磁場干擾的機制
圖四 : 消除磁場干擾的機制

圖五 :  消除磁場干擾的效果
圖五 : 消除磁場干擾的效果

4.數位輸出,電流檢測更輕鬆

內建的A/D轉換器採用數位輸出,安裝於伺服器等應用裝置時,可減少微控制器的負擔,易於進行電流檢測。


應用範例


1.伺服器、太陽能發電系統、蓄電系統、功率計等基礎設施相關應用


2.機器人、FA裝置、空調等大功率裝置


3.無人機等以電池驅動的應用裝置


4.適用於電流監測和監控領域等各類應用。


名詞解釋

[1]MI元件(Magneto-Impedance元件):使用特殊非晶絲元件,由愛知製鋼株式會社於全球市場中率先發表,可檢測磁力和磁場,以少量消耗電流即可進行高靈敏度檢測,有望應用於各種物聯網相關領域。


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