霍爾電流傳感器響應(yīng)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)及測(cè)試指南

一、前言

霍爾電流傳感器廣泛應(yīng)用于航空航天、電源監(jiān)測(cè)、飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)、變速驅(qū)動(dòng)設(shè)備、焊接設(shè)備供電電源、新能源汽車(chē)蓄電池管理系統(tǒng)等領(lǐng)域，在電流檢測(cè)領(lǐng)域中有著重要地位和實(shí)用價(jià)值，在電驅(qū)系統(tǒng)中被稱(chēng)為新能源汽車(chē)的動(dòng)力“心臟”。因此，霍爾電流傳感器的可靠性決定著電驅(qū)系統(tǒng)的技術(shù)水平。

圖1:電流傳感器在新能源汽車(chē)中的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，以及半導(dǎo)體技術(shù)和制備工藝的升級(jí)迭代，大功率半導(dǎo)體元件的發(fā)展極為迅速，廣泛應(yīng)用于電流監(jiān)測(cè)、變頻控制測(cè)試、交直流電源、電源逆變器和電子開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域。對(duì)于霍爾電流傳感器而言，未來(lái)將往更大的電流檢測(cè)范圍、更快的響應(yīng)速度、更好的抗干擾能力、更寬的工作溫度范圍、更低的功耗方向發(fā)展。

二、霍爾電流傳感器測(cè)試參數(shù)簡(jiǎn)介

在霍爾電流傳感器的研發(fā)、使用過(guò)程中,需要對(duì)器件進(jìn)行可靠性測(cè)試，主要包含零點(diǎn)、線性度、誤差等靜態(tài)測(cè)試項(xiàng)，帶寬、響應(yīng)時(shí)間、噪聲等動(dòng)態(tài)測(cè)試項(xiàng)，以及溫度漂移測(cè)試等，這些參數(shù)的測(cè)試對(duì)于判斷霍爾電流傳感器的性能是否穩(wěn)定可靠、分析其工作機(jī)制、驗(yàn)證其工作性能以及指導(dǎo)器件選型使用具有重要的意義。

圖2:霍爾電流傳感器測(cè)試系統(tǒng)圖

下面，我們就霍爾電流傳感器響應(yīng)時(shí)間測(cè)試展開(kāi)具體講解。

何為響應(yīng)時(shí)間？

響應(yīng)時(shí)間是指?jìng)鞲衅鬏敵?a target="_blank">信號(hào)的上升時(shí)間和實(shí)際信號(hào)的上升時(shí)間會(huì)有一個(gè)延遲，這個(gè)延遲就叫響應(yīng)時(shí)間，也就是輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)的時(shí)間差。

圖3:響應(yīng)時(shí)間測(cè)試曲線

一個(gè)典型的測(cè)試案例如下：

在標(biāo)準(zhǔn)供電以及環(huán)境溫度條件下，測(cè)試電流傳感器在額定原邊電流值時(shí)的輸出響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于閉環(huán)霍爾電流傳感器，響應(yīng)時(shí)間一般為μs級(jí)別。因此，這就要求用于測(cè)試的原邊電流輸出源，能夠具有快速電流輸出能力。

使用1臺(tái)普賽斯HCPL100高電流脈沖電源以及2臺(tái)S300高精度數(shù)字源表進(jìn)行實(shí)測(cè)，整個(gè)測(cè)試過(guò)程使用非常簡(jiǎn)單，根據(jù)霍爾電流傳感器的電流/電壓輸出的不同，按如下測(cè)試連接線路將器件與源表進(jìn)行連接，在極短的時(shí)間內(nèi)即可完成霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間測(cè)試。

圖4:電流輸出型霍爾電流傳感器測(cè)試連接線路圖

圖5:電壓輸出型霍爾電流傳感器測(cè)試連接線路圖

此外,搭建電路時(shí)一定要將用于測(cè)試原邊電流信號(hào)與電流傳感器輸出信號(hào)的探頭均接入示波器，保證同步采集信號(hào)。

圖6:響應(yīng)時(shí)間實(shí)測(cè)曲線

三、普賽斯HCPL100高電流脈沖電源

HCPL100高電流脈沖電源是武漢普賽斯打造的大電流、高精度、寬測(cè)量范圍的專(zhuān)用測(cè)試脈沖電源，具有輸出電流大(1000A)、脈沖邊沿陡(15μS)、支持輸出極性切換等特點(diǎn)。

圖7:HCPL100高電流脈沖電源及典型參數(shù)

圖8:1000A電流上升時(shí)間(13.35μs)

除此以外，普賽斯可提供精準(zhǔn)測(cè)量各種電流傳感器(霍爾電流傳感器、羅氏線圈、皮爾森線圈等)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試方案。

測(cè)試參數(shù)包括:直流參數(shù)如溫度漂移、零點(diǎn)誤差、線性度等,和交流參數(shù)如響應(yīng)時(shí)間、帶寬、噪聲頻譜等。針對(duì)不同的封裝形式，設(shè)計(jì)了不同的固定夾具，可滿足常規(guī)封裝的測(cè)試，如QFN、SOIC、SOICW、PFF、PSF及穿芯式。

圖9:直流測(cè)試穿心式夾具

圖10:直流測(cè)試插腳式夾具

圖11:直流測(cè)試貼片式夾具