SENSORI DI CORRENTE AD EFFETTO HALL - APPLICAZIONI



 

INTRODUZIONE

In questo tutorial sono illustrati due esempi di applicazioni dei dispositivi ACS, sensori di corrente ad effetto Hall, come soluzioni ottimali di rilevamento di corrente. Questa nuova generazione di dispositivi ad effetto Hall sta aiutando a risolvere problemi noti dei tradizionali metodi di sensing della corrente con i trasformatori di corrente nei circuiti AC o con i resistori di shunt. Il loro utilizzo in applicazioni come sistemi di gestione intelligente di batterie e sistemi UPS  sta portando ad un incremento di efficienza e di precisione aumentando considerevolmente l'affidabilità oltre ad un evidente riduzione delle dimensioni complessive  e una riduzione dei costi.  

Monitoraggio della batteria

I sistemi intelligenti di controllo delle batterie richiedono circuiti di monitoraggio delle tensioni delle celle, di temperature e correnti. Per le applicazioni di monitoraggio di capacità di una batteria ( fuel gauge), tutte queste misure sono fondamentali. Il più difficile circuito da progettazione in modo corretto, tuttavia, è quello per la misura di corrente. Le ragioni per questo sono i requisiti di precisione, di dissipazione di potenza, di dimensione della soluzione. La precisione della misura di corrente è essenziale per garantire che l'algoritmo di monitoraggio della capacità funzioni correttamente. Il tradizionale metodo per misurare questa corrente è quello di usare uno resistore di shunt nel percorso di ritorno della corrente. Il problema principale di questo metodo è la potenza I2R dissipata dallo shunt. Per minimizzare questa perdita, il valore dello shunt deve essere molto piccolo  ma la  precisione della misurazione di corrente basse viene compromessa.  Se per monitorare la corrente di la batteria si sta usando una resistenza da 10 mW per ridurre al minimo a potena dissipata a carichi nominali, quando si passa in uno stato a basso consumo con una corrente di  50 mA di assorbimento, la tensione ai capi dello shunt sarebbe solo 500 pV. Questa tensione è molto difficile da gestire, e complicati algoritmi per la stima della capacità residua devono essere sviluppati per la batteria al fine di compensare questo effetto. Queste routine sono conservatori in natura, il che significa che essi tendono ad assumere che la batteria sta perdendo un po' più di capacità di quanto sia in realtà calcolato. Il risultato può essere un aspetto di perdita eccessiva capacità della batteria nel tempo. A seconda della batteria e l'applicazione, per monitorare le correnti sono necessari resistenze con potenze nell'intervallo da 1 a 2 W . Tipicamente in soluzioni portatili, tuttavia, non c'è abbastanza spazio per resistenze di 2W , quindi la soluzione è di solito limitata a resistenze di 1W . Per le soluzioni con più alte correnti in gioco, vengono utilizzate più resistenze in parallelo per mantenere i valori di potenza entro i limiti del dispositivo. 

Utilizzando un dispositivo ad effetto Hall come soluzione shunt nella batteria, la dissipazione di potenza  può essere ridotta notevolmente. Il vantaggio di utilizzare dispositivi ad effetto Hall è evidente con la bassa perdita di inserzione del dispositivo. Il sensore 'ACS712 nel package SOIC8, introduce una resistenza di inserzione di soli  1,5 mW. In figura 1 e' mostrata la differenza della potenza dissipata,in un intervallo di correnti di carico, per usa soluzione con sensore Hall e con  shunt.

Fig.1: potenza dissipata in uno shunt rispetto alle soluzioni di rilevamento di corrente ad effetto Hall.