TMR 센서: 더 작은 부품으로 기능 향상

TMR 센서 소자는 두 개의 강자성층 사이에 끼워진 나노미터 수준의 매우 얇은 비자성 절연층으로 구성되어 있습니다.

오늘날, 자기장을 비례 전압으로 변환할 수 있는 여러 기술이 존재합니다. 자기 센서 는 자기 엔코더, 전자 나침반, 절대 각도 센서, 간단한 온/오프 스위치 및 전류 감지 등 다양한 부문에서 다양한 응용 프로그램에 사용되고 있습니다.

홀 효과는 1879년 Edwin Hall에 의해 처음 발견되어, 여러 해 동안 고체 상태 자기 센서를 구축하는 데 성공적으로 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 저전력 소모, 높은 민감도 및 정확성, 그리고 합리적인 비용과 같은 목표 요구사항을 달성할 수 있는 새로운 기술을 개발하도록 시스템 설계자들에게 강요하는 몇 가지 한계에 도달했습니다.

Crocus Technology는 산업 및 소비자 전자 제품 애플리케이션에서 특허받은 XtremeSense TMR 기술을 기반으로 한 다양한 자기 센서를 제공합니다. XtremeSense TMR 기술은 통합형 자기 스위치 및 전류 센서를 포함한 Crocus 자기 센서 제품군의 핵심 기술입니다.

Crocus에 따르면, XtremeSense TMR 기술이 제공하는 주요 이점은 다음과 같습니다:

“전류 센싱에 대한 수요는 특히 더 빠르게 실행되고, 더 정확하고, 지연 시간이 적어야 하는 아키텍처에 대해 계속 증가하고 있습니다. 바로 그곳에서 우리가 Crocus 장치의 도입을 실제로 볼 수 있습니다,”라고 Crocus Technology의 영업 및 마케팅 담당 부사장 Tim Kaske는 말했습니다.

TMR은 전류 센서로 사용할 수 있는 여러 특성을 제공합니다. TMR 효과로 인해 TMR 센서의 저항은 외부 자기장에 따라 변화합니다. 최첨단 CMOS 회로와 결합하면 TMR 기반 센서를 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 갖춘 센서로 사용할 수 있으며, 우수한 선형성과 열 성능을 제공합니다. 이러한 TMR 센서의 특성은 TMR 센서를 접촉식 또는 비접촉식 전류 센서로 사용할 수 있게 합니다.

정확하고 신뢰할 수 있는 전류 감지 솔루션을 필요로 하는 주요 TMR 센서 애플리케이션은 전력 요소 보상(PFC)입니다. 이는 효율성을 높이기 위해 많은 전력 애플리케이션(예: 전원 공급 장치)에서 필수적인 회로로 자리 잡았으며, 같은 이유로 유럽의 EN61000-3-2와 같은 국제 규정에 의해 요구됩니다. PFC 단계를 포함한 전원 공급 장치는 전력 요소 보상이 없는 경우보다 더 높은 출력 부하 전류를 공급할 수 있습니다. PFC는 AC 전류 고조파를 크게 감소시키며, 거의 "기본" 전류 주파수만 남아 전압 파형과 동상이 되게 합니다.

“우리는 [TMR 센서] 애플리케이션 중 하나의 주요 초점이 GaN MOSFETs와 함께하는 CCM 토템 폴 PFC로 전환되고 있음을 정말로 보고 있습니다,”라고 Kaske는 말했습니다. “지난 10년 동안 PFC 단계에는 많은 업데이트가 없었지만, 이제 토템 폴 아키텍처와 이를 지원할 수 있는 새로운 컨트롤러의 등장으로 EV 온보드 및 오프보드 충전기, 컴퓨팅, 데이터 센터와 같은 새로운 기회가 열리고 있습니다.”

표준 전류 감지 솔루션, 예를 들어 저항기, 증폭기 및 디지털 절연기를 기반으로 한 솔루션은 여러 가지 한계를 보이고 있으나, TMR 전류 센서를 사용함으로써 이를 극복하고 PCB의 풋프린트를 2배에서 5배까지 줄일 수 있습니다.

“전류 감지를 위해 Hall 기반 센서를 사용해 온 다른 엔지니어들은 이제 정확도, 대역폭, 대기 시간 및 전반적인 효율성 측면에서 당사가 그들의 시스템에 상당한 이점을 제공할 수 있다는 것을 보고 있습니다,”라고 Kaske가 말했습니다.

일반적인 능동형 PFC의 블록 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 다이오드 브리지는 입력 AC 전압을 DC 전압으로 변환하며, PFC 단계는 전원선과 메인 컨버터 사이에 삽입됩니다. 이 단계는 사전 컨버터(일반적으로 부스트 컨버터) 역할을 하며, 전원에서 사인파 전류를 끌어와 DC 전압을 출력으로 제공합니다.

Crocus에 따르면, XtremeSense TMR 센서는 다음과 같은 이유로 이 애플리케이션에 이상적인 솔루션입니다:

“우리가 큰 기회를 보고 있는 또 다른 시장은 태양광 발전으로, 높은 안전성과 우수한 절연성을 제공하는 전류 변압기가 널리 사용되는 분야입니다,”라고 Kaske는 말했습니다. “우리는 동일하거나 더 나은 절연성과 높은 정확성을 제공하는 비접촉식 전류 센서를 통해 이 시장에서 경쟁할 수 있을 것으로 생각합니다.”

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