¿Por qué los sensores de corriente de bucle abierto de efecto Hall suelen tener rangos de salida de 2,5V±0,625V y 2,5V±2V?

La razón de la prevalencia de los rangos de salida de 2,5 V ±0,625 V y 2,5 V ±2 V para los sensores de corriente de bucle abierto de efecto Hall
se basa en su principio de funcionamiento, tensión de alimentación y diseño optimizado para la interconexión con convertidores analógico-digitales (ADC) posteriores.

A continuación se explican detalladamente las razones técnicas de estos rangos de salida estándar.

1. Motivo del punto central de 2,5 V (tensión de salida estática)

2,5V es la tensión de salida estándar para los sensores de corriente de efecto Hall en un estado de corriente cero (o estático), a menudo denominado
Quiescent Output Voltage.

Capacidad de medición bidireccional:

Fuente de alimentación unipolar: La mayoría de los sensores de corriente de efecto Hall modernos están diseñados para alimentarse con una fuente unipolar de 5 V.

Ajuste del punto central: Para medir corrientes bidireccionales (directa e inversa), la salida de corriente cero del sensor debe ajustarse a la mitad de la tensión de alimentación _VCC, es decir, 5V / 2 = 2,5V.

Mecanismo de funcionamiento: La tensión de salida sube desde 2,5V cuando la corriente fluye en dirección de avance y baja desde 2,5V cuando la corriente fluye en dirección inversa.
Este diseño garantiza que todo el rango de salida pueda representar corrientes positivas y negativas en un sistema de alimentación única sin necesidad de una tensión negativa.

2. 2,5V ±0,625V Rango de salida Razonamiento

2,5V ±0,625V corresponde a un rango de salida de 1,875V a 3,125V (total 1,25V).
La selección de este rango está estrechamente relacionada con la interfaz optimizada del ADC y la precisión del sistema.

Compatibilidad con sistemas de 3,3 V y ADC de 10 bits:

Interfaz ADC: Muchos microcontroladores (MCU) y DSP utilizan 3,3 V para las tensiones de E/S y la tensión de referencia del ADC (_VREF).

Optimización del rango dinámico del ADC: Los diseñadores de sensores evitan utilizar todo el rango 0V-5V para evitar la saturación.
La señal se limita a 3,3 V para obtener una resolución óptima en un ADC de 3,3 V.

Ventaja del intervalo de 1,25 V: Un intervalo de ±0,625 V ofrece márgenes de seguridad, evita los recortes y mantiene una alta linealidad en sistemas de 3,3 V.

Resolución ADC: Este intervalo puede ajustarse a las resoluciones del ADC (por ejemplo, 10 ó 12 bits) para minimizar el error de cuantificación a la corriente nominal.

3. Razones para el rango de salida de 2,5V ±2V

2,5V ±2V corresponde a 0,5V-4,5V (span total 4V). Este rango maximiza el rango dinámico de la señal y mejora la inmunidad al ruido.

Maximización del rango dinámico y la inmunidad al ruido:

Cercano a Rail-to-Rail: El rango de 0,5V-4,5V cubre casi todo el rango utilizable en una alimentación de 5V.

Mayor sensibilidad: Con una oscilación de 4 V, la sensibilidad (mV/A) y la relación señal/ruido (SNR) mejoran, lo que aumenta la precisión de la medición.

Margen de retención: Un margen de 0,5 V en ambos extremos evita la saturación no lineal cerca de 0 V y 5 V en condiciones extremas.

Resumen y comparación

Estos dos rangos de salida representan diferentes compromisos de diseño entre precisión/compatibilidad y
rango dinámico/inmunidad al ruido para los sensores de corriente de efecto Hall.