Capteurs TMR : améliorez la fonction avec des pièces plus petites

Un élément capteur TMR est constitué d'une couche isolante non magnétique extrêmement fine au niveau nanométrique, prise en sandwich entre deux couches ferromagnétiques.

Aujourd'hui, plusieurs techniques capables de convertir un champ magnétique en une tension proportionnelle sont disponibles. Les capteurs magnétiques ont été utilisés dans différentes applications à travers une variété de secteurs, y compris les codeurs magnétiques, les e-boussoles, les capteurs d'angle absolus, les interrupteurs simples marche/arrêt, et la détection de courant.

L'effet Hall, découvert pour la première fois par Edwin Hall en 1879, a été utilisé avec succès et de manière extensive pendant de nombreuses années pour construire des capteurs magnétiques à semi-conducteurs. Cependant, il a atteint certaines limites qui obligent les concepteurs de systèmes à développer de nouvelles technologies capables de répondre aux exigences cibles, telles qu'une faible consommation d'énergie, une haute sensibilité et précision, et un coût abordable.

Crocus Technology propose un large choix de capteurs magnétiques basés sur sa technologie brevetée XtremeSense TMR dans les applications électroniques industrielles et grand public. La technologie XtremeSense TMR est au cœur de la famille de capteurs magnétiques Crocus, qui comprend des interrupteurs magnétiques intégrés et des capteurs de courant.

Selon Crocus, les principaux avantages offerts par la technologie XtremeSense TMR sont :

« La demande de détection de courant continue d'augmenter, en particulier pour les architectures qui doivent fonctionner plus rapidement, être plus précises et avoir moins de latence — c'est là que nous voyons réellement l'introduction des dispositifs Crocus », a déclaré Tim Kaske, vice-président des ventes et du marketing chez Crocus Technology.

TMR offre plusieurs caractéristiques qui permettent son utilisation comme capteur de courant. Grâce à l'effet TMR, la résistance d'un capteur TMR varie en fonction du champ magnétique externe. Lorsqu'ils sont associés à des circuits CMOS de pointe, les capteurs basés sur TMR peuvent être utilisés comme capteurs à haut rapport signal/bruit avec une excellente linéarité et performance thermique. Ces caractéristiques des capteurs TMR permettent leur utilisation en tant que capteur de courant avec ou sans contact.

Une application clé des capteurs TMR qui nécessite des solutions de détection de courant précises et fiables est la correction du facteur de puissance (PFC), un circuit devenu obligatoire dans de nombreuses applications d'alimentation (comme les alimentations électriques) pour augmenter l'efficacité et qui, pour la même raison, est exigée par des réglementations internationales, telles que la norme EN61000-3-2 en Europe. Une alimentation incluant une étape PFC peut fournir des courants de charge de sortie plus élevés que celles sans correction du facteur de puissance. La PFC peut réduire de manière significative les harmoniques du courant alternatif, ne laissant pratiquement que la fréquence de courant « fondamentale », qui est en phase avec la forme d'onde de la tension.

« Nous constatons vraiment comment l’une des principales applications [capteur TMR] sur lesquelles nous évoluons est le PFC à architecture en totem pour CCM avec des MOSFETs GaN », a déclaré Kaske. « Je dirais que l’étage PFC n’a pas connu beaucoup de mises à jour au cours des 10 dernières années, mais maintenant, avec l’architecture en totem et les nouveaux contrôleurs capables de la prendre en charge, de nouvelles opportunités s’ouvrent, telles que les chargeurs embarqués et déportés pour véhicules électriques, l’informatique et les centres de données. »

Les solutions standard de détection de courant, telles que celles basées sur des résistances, des amplificateurs et des isolateurs numériques, présentent plusieurs limitations qui peuvent être surmontées grâce à l'utilisation de capteurs de courant TMR, en réduisant l'empreinte sur le PCB de 2× à 5×.

« D'autres ingénieurs, qui utilisent un capteur basé sur effet Hall pour la mesure de courant, constatent maintenant que nous pouvons offrir un avantage significatif à leur système en termes de précision, de bande passante, de latence et d'efficacité globale », a déclaré Kaske.

Le diagramme fonctionnel d'un PFC actif typique est illustré dans Figure 2. Le pont de diodes convertit la tension d'entrée AC en une tension DC, tandis que l'étage PFC est inséré entre la ligne et le convertisseur principal. Il agit comme un pré-convertisseur (généralement un convertisseur boost), en tirant un courant sinusoïdal du secteur et en fournissant en sortie une tension DC.

Selon Crocus, un capteur XtremeSense TMR est la solution idéale pour cette application, car il offre :

« Un autre marché où nous voyons de grandes opportunités est celui de l'énergie solaire, un secteur où les transformateurs de courant, offrant une grande sécurité et une bonne isolation, sont largement utilisés », a déclaré Kaske. « Nous pensons que c'est un marché où nous pouvons rivaliser avec des capteurs de courant sans contact, offrant la même isolation ou une meilleure et une précision supérieure. »

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