Saat ini, beberapa teknik yang dapat mengubah medan magnet menjadi tegangan proporsional tersedia. Sensor magnetik telah digunakan dalam berbagai aplikasi di berbagai sektor, termasuk enkoder magnetik, kompas elektronik, sensor sudut absolut, sakelar hidup/mati sederhana, dan pendeteksi arus.
Efek Hall, pertama kali ditemukan oleh Edwin Hall pada tahun 1879, telah berhasil dan banyak digunakan selama bertahun-tahun untuk membangun sensor magnetik solid-state. Namun, telah mencapai beberapa keterbatasan yang memaksa perancang sistem untuk mengembangkan teknologi baru yang mampu mencapai persyaratan target, seperti konsumsi daya yang rendah, sensitivitas dan akurasi yang tinggi, serta biaya yang terjangkau.
Teknologi baru yang dapat memenuhi persyaratan tersebut didasarkan pada efek magnetoresistance (MR), yaitu sifat suatu bahan (seperti besi, nikel, dan kobalt) untuk mengubah nilai listriknya di bawah medan magnet. Mengubah magnetisasi material mengubah cara elektron bergerak di dalamnya, menghasilkan perubahan hambatan listrik perangkat. Efek MR memiliki fitur yang berbeda tergantung pada bagaimana interior bahan magnetik dimagnetisasi.
Teknologi baru yang dikembangkan dari MR adalah efek tunnel magnetoresistance (TMR), yang ditemukan oleh Profesor Terunobu Miyazaki pada 1990-an. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, elemen sensor TMR terdiri dari lapisan insulasi non-magnetik tingkat nanometer yang sangat tipis, diapit di antara dua lapisan feromagnetik. Elektron melewati lapisan isolasi dari satu lapisan feromagnetik ke lapisan lainnya. Ini adalah contoh mekanika kuantum beraksi. Ketika arah magnetisasi kedua bahan feromagnetik sejajar, resistansi berkurang, sedangkan ketika anti-paralel, resistansi meningkat.
Gambar 1:TMR junction terdiri dari dua feromagnet dan lapisan terowongan (Sumber:Teknologi Crocus)
Teknologi Crocus
Teknologi Crocus menawarkan berbagai pilihan sensor magnetik berdasarkan teknologi XtremeSense TMR yang dipatenkan dalam aplikasi industri dan elektronik konsumen. Teknologi XtremeSense TMR adalah inti dari rangkaian sensor magnetik Crocus, yang mencakup sakelar magnetik terintegrasi dan sensor arus.
Menurut Crocus, keunggulan utama yang ditawarkan oleh teknologi TMR XtremeSense adalah:
“Permintaan untuk penginderaan saat ini terus meningkat, terutama untuk arsitektur yang perlu berjalan lebih cepat, lebih akurat, dan memiliki lebih sedikit latensi — di situlah kami benar-benar melihat pengenalan perangkat Crocus,” kata Tim Kaske, wakil presiden penjualan dan pemasaran di Teknologi Crocus.
TMR menawarkan beberapa karakteristik yang memungkinkan untuk digunakan sebagai sensor arus. Karena efek TMR, resistansi sensor TMR berubah sesuai dengan medan magnet eksternal. Ketika dikombinasikan dengan sirkuit CMOS canggih, sensor berbasis TMR dapat digunakan sebagai sensor SNR tinggi dengan linearitas dan kinerja termal yang sangat baik. Karakteristik sensor TMR ini memungkinkan penggunaannya sebagai sensor arus kontak atau nirkontak.
Kasus penggunaan sensor TMR
Aplikasi utama yang membutuhkan solusi penginderaan arus yang akurat dan andal adalah koreksi faktor daya (PFC), sirkuit yang telah menjadi wajib di banyak aplikasi daya (seperti catu daya) untuk meningkatkan efisiensi dan, untuk alasan yang sama, diperlukan oleh peraturan internasional, seperti EN61000-3-2 di Eropa. Catu daya termasuk tahap PFC dapat memasok arus beban keluaran yang lebih tinggi daripada yang tanpa koreksi faktor daya. PFC dapat secara signifikan mengurangi harmonik arus AC, sehingga hampir hanya menyisakan frekuensi arus "fundamental", yang sefasa dengan bentuk gelombang tegangan.
“Kami benar-benar melihat bagaimana salah satu aplikasi fokus utama yang kami gunakan adalah PFC totem-pole CCM dengan GaN MOSFET,” kata Kaske. “Saya akan mengatakan tahap PFC tidak memiliki banyak pembaruan dalam 10 tahun terakhir, tetapi sekarang, dengan arsitektur tiang totem dan pengontrol baru yang dapat mendukungnya, peluang baru terbuka, seperti EV on-board dan off -pengisi daya, komputasi, dan pusat data.”
Solusi penginderaan arus standar, seperti yang didasarkan pada resistor shunt, amplifier, dan isolator digital, menunjukkan beberapa keterbatasan yang dapat diatasi dengan menggunakan sensor TMR, mengurangi jejak pada PCB sebesar 2× menjadi 5×.
“Insinyur lain, yang telah menggunakan sensor berbasis Hall untuk penginderaan saat ini, sekarang melihat bahwa kami dapat menawarkan keuntungan yang signifikan untuk sistem mereka dalam hal akurasi, bandwidth, latensi, dan efisiensi secara keseluruhan,” kata Kaske.
Diagram blok dari PFC aktif khas ditunjukkan pada Gambar 2. Jembatan dioda mengubah tegangan AC input menjadi tegangan DC, sedangkan tahap PFC dimasukkan antara saluran dan konverter utama. Ini bertindak sebagai pra-konverter (biasanya konverter boost), menarik arus sinusoidal dari listrik dan memberikan output tegangan DC.
Gambar 2:Diagram tahap PFC aktif yang khas (Sumber:Teknologi Crocus)
PFC kutub totem CCM, yang ditunjukkan pada Gambar 3, menggunakan dua MOSFET GaN, S1 dan S2, yang dikonfigurasi sebagai setengah jembatan frekuensi tinggi. S3 dan S4 dipimpin oleh frekuensi garis dengan MOSFET sinkron. Manfaat utama yang timbul dari penerapan solusi ini adalah efisiensi yang tinggi, rugi-rugi daya yang rendah, dan jumlah komponen yang berkurang. Solusi soft-switching frekuensi tinggi memerlukan sensor arus yang dapat mendeteksi transien cepat untuk mencegah potensi kegagalan cascading. Sirkuit ini hanya menggunakan satu sensor arus dua arah (i L ) untuk merasakan arus pada setengah siklus positif dan setengah siklus negatif.
Gambar 3:PFC tiang totem CCM (Sumber:Teknologi Crocus)
Menurut Crocus, sensor TMR XtremeSense adalah solusi ideal untuk aplikasi ini, karena menyediakan:
“Pasar lain di mana kami melihat peluang besar adalah tenaga surya, sektor di mana transformator arus, yang memberikan keamanan tinggi dan isolasi yang baik, banyak digunakan,” kata Kaske. “Kami pikir ini adalah pasar tempat kami dapat bersaing dengan sensor arus nirsentuh, menawarkan isolasi yang sama atau lebih baik dan akurasi yang lebih tinggi.”
>> Artikel ini awalnya diterbitkan di situs saudara kami, Power Electronics News.
Konten Terkait:
Untuk lebih banyak Tertanam, berlangganan buletin email mingguan Tersemat.
Tertanam
Akselerometer adalah sensor luar biasa yang memungkinkan penginderaan akselerasi statis dan dinamis yang bervariasi seperti orientasi terhadap gravitasi hingga gerakan halus jembatan yang mulai gagal. Sensor ini berkisar dari perangkat kelas ponsel yang mengubah orientasi layar saat Anda memiringkan
Texas Instruments meluncurkan yang pertama dari keluarga baru 3D Sensor posisi efek hall yang ditujukan untuk kontrol waktu nyata dalam otomatisasi pabrik dan aplikasi penggerak motor. Texas Instruments telah memperkenalkan TMAG5170, perangkat pertama dalam keluarga baru sensor posisi efek Hall 3D
Nanodiamond Nanodiamond adalah partikel berstruktur berlian dengan diameter kurang dari 10 nanometer yang dihasilkan sebagai residu dari ledakan TNT atau Hexogen di dalam ruang tertutup. Nanodiamonds memiliki sifat mekanik dan optik yang sangat baik, luas permukaan yang tinggi dan struktur permukaa
Sangat umum untuk menemukan DIAC dalam aplikasi seperti kontrol kecepatan motor universal, peredup lampu AC, dll. Dan itu karena semikonduktor membantu mengontrol arus hingga berkurang di bawah level arus penahan perangkat. Jadi, DIAC tidak memasuki level arus rendah. Agak, ketika memasuki konduksi
