霍爾電流傳感器響應(yīng)測試關(guān)鍵技術(shù)及測試指南

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、飛行器狀態(tài)監(jiān)測、變速驅(qū)動設(shè)備、焊接設(shè)備供電電源、新能源汽車蓄電池管理系統(tǒng)等領(lǐng)域，在電流檢測領(lǐng)域中有著重要地位和實用價值，在電驅(qū)系統(tǒng)中被稱為新能源汽車的動力“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、變頻控制測試、交直流電源、電源逆變器和電子開關(guān)等領(lǐng)域。對于霍爾電流傳感器而言，未來將往更大的電流檢測范圍、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、霍爾電流傳感器測試參數(shù)簡介

在霍爾電流傳感器的研發(fā)、使用過程中,需要對器件進(jìn)行可靠性測試，主要包含零點、線性度、誤差等靜態(tài)測試項，帶寬、響應(yīng)時間、噪聲等動態(tài)測試項，以及溫度漂移測試等，這些參數(shù)的測試對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:霍爾電流傳感器測試系統(tǒng)圖

下面，我們就霍爾電流傳感器響應(yīng)時間測試展開具體講解。

何為響應(yīng)時間？

響應(yīng)時間是指傳感器輸出信號的上升時間和實際信號的上升時間會有一個延遲，這個延遲就叫響應(yīng)時間，也就是輸出信號(副邊電流IS)與輸入信號(原邊電流IP)的時間差。

圖3:響應(yīng)時間測試曲線

一個典型的測試案例如下：

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

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

圖4:電流輸出型霍爾電流傳感器測試連接線路圖

圖5:電壓輸出型霍爾電流傳感器測試連接線路圖

此外,搭建電路時一定要將用于測試原邊電流信號與電流傳感器輸出信號的探頭均接入示波器，保證同步采集信號。

圖6:響應(yīng)時間實測曲線

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、寬測量范圍的專用測試脈沖電源，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。

圖7:HCPL100高電流脈沖電源及典型參數(shù)

圖8:1000A電流上升時間(13.35μs)

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

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

圖9:直流測試穿心式夾具

圖10:直流測試插腳式夾具

圖11:直流測試貼片式夾具