ADAF1080集成式8mT AMR磁场传感器和信号调节器技术手册

概述
ADAF1080 是一款集成了信号调理功能的单轴、高精度磁场传感器。该器件内置各向异性磁阻 (AMR) 传感器，集成信号调理放大器、电气偏移消除功能、集成诊断功能和模数转换器 (ADC) 驱动器，可准确测量高达 ±8 mT 的磁场。

ADAF1080 在一个封装内集成两个芯片，即一个 AMR 传感器和一个专用 IC (ASIC)。ADAF1080 提供精密放大输出信号，该信号与沿传感器敏感轴的磁场强度成正比。输出电压与电源电压成比例，共模电压为外部 VSET 输入引脚上所设置电压的一半。

传感器的磁方向可以通过集成翻转线圈来定义，该线圈在存在恒定磁场的情况下可用于消除电气偏移。通过使用集成式诊断线圈可以进行诊断，该线圈可以测量系统的增益或检测磁饱和事件。

ADAF1080 采用 20 引脚 LFCSP 封装（带裸焊盘）。
数据表：*附件：ADAF1080集成式8mT AMR磁场传感器和信号调节器技术手册.pdf

应用

• 隔离式和非接触式电流检测
• 手持式电流钳表
• 电机控制电流检测
• 交流和直流电源应用
• 精密磁场检测应用
• 精密线性编码器
• 低噪声的精密磁力计

特性

• 单轴、高精度、AMR 磁场传感器
  • 检测磁场轴上线性工作所需的最大磁场强度高达 ±8 mT
  • 输出噪声（噪声密度磁场等效）：6 nT/√Hz

  • 100 dB 动态范围

  • 翻转线圈，用于在使用寿命和温度范围内校准电气偏移
  • 温度补偿输出
• 集成精密仪表放大器
  • 带宽高达 2.2 MHz（增益 = 20）
  • 用于精密测量的可编程斩波
  • 支持宽带宽应用的同步特性
  • 比率输出能力可改善 PSRR
  • 1.8 V 至 5 V ADC 范围内的可编程增益
  • 模拟输出经优化可驱动 ADC
• 易用特性
  • 用户可选且较宽的输出共模电压
  • 集成电气偏移消除功能
  • 集成诊断功能
• 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 电源电压范围：4.5 V 至 5.5 V
• 提供 20 引脚 LFCSP 封装，带裸焊盘

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

ADAF1080为宽范围低噪声、低磁滞的磁场测量提供了完全无磁芯解决方案，同时降低了封装尺寸和电流消耗。与传统的基于霍尔效应的磁场传感器不同，ADAF1080无需磁芯或磁通集中器。

ADAF1080在单个封装中包含以下组件：

• 一个具有电偏移消除功能的各向异性磁阻（AMR）传感器，该功能通过其集成的翻转线圈实现。
• 一个集成的高精度、零漂移仪器放大器和模数转换器（ADC），用于信号调理。
• 具备增益控制、温度补偿、电偏移消除和时钟同步等附加功能的数字电路。

AMR磁场传感器

集成的AMR磁场传感器由四个AMR元件组成惠斯通电桥配置。当这些元件在感测场轴方向上感应到磁场时（如图42所示），惠斯通电桥的输出电压会发生变化。传感器的交叉场轴是AMR元件的长轴。电桥输出随后由集成信号调理电路（见信号调理部分）放大。电桥电源由内部电桥驱动电路驱动，该电路使电桥电源与VDD成正比。

ADAF1080的传递函数可用以下公式描述：

其中：

• V_{OUT} 是ADAF1080在VOUT引脚的测量输出。
• B_{SENSE} 是沿感测场轴的磁场。
• S_{DEVICE} 是器件在感测场轴上对磁场的灵敏度。
• V_{DD} 是VDD引脚上的电压。
• V_{SET} 是VSET引脚上的电压。

翻转线圈驱动电路向翻转线圈施加一个短的高电流脉冲，以在AMR传感器元件处产生一个强的局部磁场，从而使传感器的内部磁畴沿其敏感极性排列。改变此电流脉冲的极性会使传感器的磁畴沿易轴反向排列，如图43所示，这可用于电偏移测量和消除（见翻转线圈和翻转线圈驱动部分）。在饱和事件后，也可使用翻转线圈使磁畴沿易轴重新排列，并重置灵敏度极性。

感测场轴

ADAF1080中集成的AMR传感器在封装平面内的单个轴上产生与磁场强度成比例的模拟输出，该AMR传感器能够感测±8 mT的宽范围磁场。

ADAF1080的感测场轴如图44所示，并以引线框架芯片级封装的引脚1为参考。