电流传感器大揭秘：类型特点与应用全知晓

电流检测在测量、控制和安全保障等诸多领域都有着广泛的应用。而用于检测电流的传感器，根据其检测方式的不同，可分为多种类型。接下来，我们将深入了解电流传感器的相关知识。

什么是电流传感器

电流传感器是用于测量电路中电流的传感器。依据电流检测方法的差异，大致可分为电阻检测型和磁场检测型这两大类。

●电阻检测型：该类型是利用欧姆定律，把分流电阻器产生的电压降转换为电流。其显著优点是结构简单、成本低廉且操作容易。不过，由于需要利用电阻产生的电压降，所以存在功率损耗和发热的问题。在一些对成本控制较为严格、对功率损耗要求不高的简单电路中，电阻检测型电流传感器较为适用。

●磁场检测型：此类型是通过测量电流产生的磁场来实现电流测量，具体有使用磁芯和不使用磁芯两种方法。

(1).有磁芯的磁场检测型：通过测量电流流经电流导线时磁芯中产生的磁场强弱来实现电流测量。这种方法是非接触式的，功率损耗较小。但磁芯的尺寸会使得安装面积比其他方法大，比较适合对功率损耗要求严格，但对安装空间要求不高的场合。

(2).无磁芯磁场检测型：

◆霍尔传感器：利用霍尔元件，通过霍尔效应将电流周围产生的磁场转换为电压（霍尔电压），并根据该电压获取电流值。由于霍尔元件产生的电压很小，因此需要放大电路（运算放大器）。近年来，由霍尔元件和放大电路组成的 IC（称为 “霍尔 IC” 等）被广泛使用。不过，该方法需要在 IC 内部引入电流，所以会产生功率损耗。

◆MI 传感器：使用了MI(Magneto Impedance)器件的非接触式电流传感器。其主要特点是无需将电流引入封装内部，无需接触即可检测磁场，因此几乎没有功率损耗。另一个特点是其灵敏度比霍尔传感器更高。这种传感器在对功率损耗要求极高、对灵敏度要求也较高的场合有着独特的优势。

MI 电流传感器的应用实例

MI 电流传感器能够解决 “非接触式，损耗小，但安装面积大（有磁芯）” 以及 “需将电流引入 IC，因此功率损耗大（无磁芯：霍尔传感器）” 等磁场检测型电流传感器所存在的问题。下面以实际的 MI 传感器 IC BM14270AMUV - LB 为例进行说明。

BM14270AMUV - LB 是一种采用特殊非晶丝材料并利用其磁阻抗效应的新一代传感器。该传感器拥有超高的磁检测灵敏度，可以高精度地测量磁场的微小变化。因此，无需将电流引入封装内部，即可实现非接触式且高精度的电流检测（磁检测）。与霍尔传感器的磁场检测对比图如下所示。

如上所述，MI 电流传感器是非接触式的，也无需将电流引入 IC，因此即使测量大电流时也基本上不会产生损耗或发热，从而具有更高的可靠性并且可以进一步减少安装面积。另外，IC 的体积也非常小。

BM14270AMUV - LB 的内部结构框图和基本应用电路如下所示。

MI 传感器器件的模拟输出信号经放大器接收后，通过 AD 转换器进行数字化处理，再经由信号调理电路，最终通过 I²C 接口与外部主机（微控制器等）进行通信。输出分辨率高达 14 位。工作时的消耗电流仅为 70μA（Typ），与其他电流传感器相比非常小。其主要的电气和封装规格如下：

◆工作电源电压范围：2.7 V～5.5 V

◆工作时的消耗电流 (20 SPS)：70 μA（Typ）

◆可测量的输入磁场范围： ±280 μT（Typ）

◆磁灵敏度：0.045 μT/LSB（Typ）

◆工作温度范围： -40℃～+125℃

◆封装：VQFN20QV3535

为了测量电流，需要根据传感器的结构进行如下电路板布局和安装。详情请参阅产品规格书。

BM14270AMUV - LB 配备了两个具有不同磁场检测方向的传感器，采用将两个传感器检测到的磁场差值进行输出的结构，因此输出等于传感器 A 减传感器 B 的值。

以下为电路板的走线布局示例。通过这种布局设计，可在两个传感器上施加不同方向的磁场，从而检测出与电流量相对应的磁场。此外，由于外部干扰磁场对两个传感器施加的方向相同，因此可以消除工作范围内的干扰磁场影响。

产品规格书中还详细介绍了通过 I²C 通信的格式。关于已获取数据的读取等操作方法，请参阅产品规格书。

不同类型的电流传感器各有优缺点，在实际应用中，需要根据具体的需求和场景来选择合适的电流传感器。MI 电流传感器凭借其独特的优势，在一些对性能要求较高的领域展现出了良好的应用前景。