，以及具有集成载流环(但无磁芯)的传感器。最后一类就是具有共模场抑制(CMR)功能的传感器。本文将探讨CMR的机制，并重点介绍如何充分的利用此机制来优化电路板设计和布局。
在使用集成载流环的IC中，载流环可以产生IC能测量的磁场。该磁场通过霍尔效应转换成电压。此霍尔电压正比于电流的大小和方向。图1是特定电流传感器IC引线框产生磁场的示例。在该图中，箭头指示通过引线A直流电通过传感器时产生的磁场。为了表达清晰，图中移除了电流源。
使用配备集成载流环的IC具有很多优势：无需磁芯、基本没磁滞、功率低、并且具有较高的温度精确度。但是，由于不存在磁芯，传感器容易受到磁体或传感器IC周围导线电流产生的杂散磁场的影响。为了抑制杂散磁场的出现，Allegro的很多电流传感器都具有双霍尔共模抑制方案。霍尔板的布置方式要确保当电流通过IC集成导体或载流环时，每个霍尔板感应的场极性相反。在图1中，两个霍尔板的位置用H1和H2表示。可以从图中看出，这两个区域具有方向相反的磁场。
采用CMR技术的基础原理是：如果两个霍尔板的信号相减，然后可以将集成环引发的信号求和，这样就能抑制来自进入IC的任何杂散磁场共模(单极)信号。简单举例，假定每个霍尔板的磁场B大小相等，方向相反，则：
Allego的别的技术资料《无磁芯霍尔效应电流传感器IC采用的共模场抑制技术》更详细地介绍了CMR技术的理论和指导方程。本文介绍的主要技术是如何设计和布置这些电流传感器IC的载流线路。此外，本文也提供了最小化其他杂散来源的指南。
为了充分的利用这一些器件的CMR功能，包含IC的电路板应设计为两个霍尔板的外部磁场相同。这有助于最大限度减少载流PCB自身产生的外部磁场导致的错误。每个载流轨迹的三个主要参数据决定了导致IC错误：与IC的距离、载流体的宽度以及它和IC之间的角度。图2是IC附近载流体布线的示例。器件和导体之间的距离d是器件中心与导体中心的距离，电流路径宽度为w，器件和电流路径之间的角度是指连接两个霍尔板的直线与电流路径垂直线的夹角。
两个霍尔板的位置和方向随IC的不同而有所变化。例如，如图3所示，ACS724的霍尔板相比ACS780霍尔板旋转了90。如果在任何具有CMR功能的Allegro、电流传感器IC附近进行电流路径布线，最好保持尽可能接近90。
如果无法保持接近90，下一个最好的选择是保持电流路径与电流传感器IC之间距离d尽可能大。假定电流路径与IC的夹角最差，即=0或180，见下列等式：
此处，H距离是两个霍尔板之间的距离，Cf是IC耦合因数。此耦合因数随IC不同而变化。ACS780的耦合因数是5至5.5G/A，而其他Allegro IC的耦合因数范围是10至15G/A。
等式1假定是无限长、无限细的导线。它没考虑载流导体的宽度和厚度。图4是在最差条件方向( = 0 或180)计算得出的通过ACS780的载流体误差。该误差是采用理想等式以及考虑导体宽度和厚度的计算密集方程组计算得出。该图显示，计算误差高于使用理想方程的结果。因此，方程1可用于快速、保守估计误差。
使用更精确的计算方式可以为不同宽度的电流路径以及器件和电流路径之间不同的角度计算误差。对于所有角度和宽度，都假定使用4盎司规格铜导体设定电流轨迹厚度。该图表明，载流体宽度对误差有影响，但最大的影响因素是与器件的角度以及与器件的距离d。
如果布置包含具有CMR的Allegro电流传感器IC的电路板，所有载流路径的方向和接近性是主要的因素，但优化IC性能还应该要考虑其他因素。可能会影响系统误差的其他杂散场来源包括与IC集成载流体相连的轨迹以及临近永久磁体的位置。
必须小心规划电路板与电流传感器IC的连接方式。可能影响性能的常见错误是：
使用Allegro电流传感器IC的一个常见错误是使用不适当的电流引入角度。图6是电流轨迹接近IC的示例(此处是ACS724)。此图显示IP+和IP的轨迹。浅绿是进入IP+的理想接近区。该区域范围是0至85。该规则同样适用于IP轨迹。
该区域的限制是为避免载流轨迹影响到可能会引起IC输出误差的任何杂散场。如果与IP相连的电流轨迹在该区域外部，则必须按上述方式处理(临近电流路径导致的磁场)。
另一个常见错误是电流轨迹与IP管脚距离过远。根据器件的不同，这可能会引起两种不同的问题。如果是采用SOIC和类似封装的器件，这可能会引起IC上产生杂散场，使性能降低。如果采用LR封装，由于IP总线较大并且暴露在外，在封装下面过远布线可能改变通过IP总线的电流路径，从而改变器件的性能。下面内容将更详细地介绍对LR封装的影响。
对于杂散场而言，如果电流轨迹以一定的角度进入IP总线，问题会更严重。如果发生这种情况，电流实际在部件下面流过，背向IP管脚，然后向上通过IP管脚。改变的电流路径有几率会使杂散场产生，降低IC精度。禁止在器件下面扩展至IP管脚的电流轨迹就可以有效的预防这种情况。
图7：ACS724在IC下扩展，电流轨迹在IC下面过远，改变了电流路径，降低了精度。
如果永久磁铁靠近电流传感器IC，磁铁导致的杂散场也会影响IC性能。正常的情况下，来自磁铁的杂散场可能随磁体的不同而变化极大。它取决于磁铁尺寸、材料、磁化方向以及其他很多因素。若能调整电流传感器，使霍尔板垂直于磁体(如图8所示)，则可以将这些杂散场的影响降至最小。
在LR封装中，载流轨迹在器件下面扩展实际改变了电流通过IP总线的路径。这可能会引起IP总线与IC的耦合因数发生明显的变化，并显着降低器件性能。
使用ANSYS Maxwell电磁套件可以模拟电流密度和电流产生的磁场。图9提供两种不同模拟的结果。第一种情况是向上引至IP总线的电流轨迹在所需点终止。第二情况是电流轨迹向IP总线上方扩展过远。两个模拟中的红色箭头表示高电流密度的区域。在没有过量重叠的模拟中(红域)，电流密度与具有过量重叠的模拟差距巨大。还能够准确的看出，H1场比没过多重叠时更大。这一点用蓝色暗影表示。
如果重叠超过推荐量，也会导致别的问题，例如电流接近角范围显着缩小。如果电流轨迹在IP总线上扩展的过大，则会形成对接近角的依赖，即接近角直接影响器件的耦合因数。避免这种情况的最佳方式是限制电流轨迹的重叠。
图10：ACS780 PCB布局参考图。做必要的调整，满足应用工艺技术要求和PCB布局公差和红色的圈选关键尺寸。
Allegro MicroSystems电流传感器IC有很多优势。这些传感器IC的磁滞几乎为零，而且功耗非常低。与无磁芯相伴的一个缺点是容易受到杂散磁场的影响。但是，很多IC都能够抑制共模磁场。
两个霍尔板的共模场相等时，CMR技术效果最好。我们探讨了若干显着降低两个霍尔板共模场差值的技术，即怎么样做外部电流路径布线与其他优化布局技术。针对电流路径不能以最有利的方向布线的情况，我们还介绍了误差估算。此外，还探讨了一些针对LR封装的布局技术，是因为一定要考虑LR的一些特性才可以获得最优性能。
总之，本文探讨的技术和计算有助于客户优化Allegro、电流传感器IC性能。
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