霍尔电流传感器响应测试关键技术及测试指南

一、前言

霍尔电流传感器广泛应用于航空航天、电源监测、飞行器状态监测、变速驱动设备、焊接设备供电电源、新能源汽车蓄电池管理系统等领域，在电流检测领域中有着重要地位和实用价值，在电驱系统中被称为新能源汽车的动力“心脏”。因此，霍尔电流传感器的可靠性决定着电驱系统的技术水平。

图1:电流传感器在新能源汽车中的应用

 

 

随着科技的发展和进步，以及半导体技术和制备工艺的升级迭代，大功率半导体元件的发展极为迅速，广泛应用于电流监测、变频控制测试、交直流电源、电源逆变器和电子开关等领域。对于霍尔电流传感器而言，未来将往更大的电流检测范围、更快的响应速度、更好的抗干扰能力、更宽的工作温度范围、更低的功耗方向发展。

 

 

二、霍尔电流传感器测试参数简介

在霍尔电流传感器的研发、使用过程中,需要对器件进行可靠性测试，主要包含零点、线性度、误差等静态测试项，带宽、响应时间、噪声等动态测试项，以及温度漂移测试等，这些参数的测试对于判断霍尔电流传感器的性能是否稳定可靠、分析其工作机制、验证其工作性能以及指导器件选型使用具有重要的意义。

图2:霍尔电流传感器测试系统图

 

下面，我们就霍尔电流传感器响应时间测试展开具体讲解。

 

何为响应时间？

响应时间是指传感器输出信号的上升时间和实际信号的上升时间会有一个延迟，这个延迟就叫响应时间，也就是输出信号(副边电流IS)与输入信号(原边电流IP)的时间差。

图3:响应时间测试曲线

 

一个典型的测试案例如下：

在标准供电以及环境温度条件下，测试电流传感器在额定原边电流值时的输出响应时间。对于闭环霍尔电流传感器，响应时间一般为μs级别。因此，这就要求用于测试的原边电流输出源，能够具有快速电流输出能力。

 

 

使用1台普赛斯HCPL100高电流脉冲电源以及2台S300高精度数字源表进行实测，整个测试过程使用非常简单，根据霍尔电流传感器的电流/电压输出的不同，按如下测试连接线路将器件与源表进行连接，在极短的时间内即可完成霍尔电流传感器的响应时间测试。

图4:电流输出型霍尔电流传感器测试连接线路图

图5:电压输出型霍尔电流传感器测试连接线路图

 

此外,搭建电路时一定要将用于测试原边电流信号与电流传感器输出信号的探头均接入示波器，保证同步采集信号。

 

 

图6:响应时间实测曲线

 

 

三、普赛斯HCPL100高电流脉冲电源

HCPL100高电流脉冲电源是武汉普赛斯打造的大电流、高精度、宽测量范围的专用测试脉冲电源，具有输出电流大(1000A)、脉冲边沿陡(15μS)、支持输出极性切换等特点。

图7:HCPL100高电流脉冲电源及典型参数

图8:1000A电流上升时间(13.35μs)

 

除此以外，普赛斯可提供精准测量各种电流传感器(霍尔电流传感器、罗氏线圈、皮尔森线圈等)的静态与动态参数测试方案。

 

测试参数包括:直流参数如温度漂移、零点误差、线性度等,和交流参数如响应时间、带宽、噪声频谱等。针对不同的封装形式，设计了不同的固定夹具，可满足常规封装的测试，如QFN、SOIC、SOICW、PFF、PSF及穿芯式。

图9:直流测试穿心式夹具

图10:直流测试插脚式夹具

图11:直流测试贴片式夹具