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

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

Las razones técnicas detrás de estos rangos de salida estándar se explican en detalle a continuación.

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

2,5 V es la tensión de salida estándar para los sensores de corriente de efecto Hall en estado de corriente cero (o estático), a menudo denominada
tensión de salida en reposo.

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 fijarse en la mitad de la tensión de alimentación V_CC, es decir, 5 V / 2 = 2,5 V.

Mecanismo de funcionamiento: La tensión de salida aumenta desde 2,5 V cuando la corriente fluye en sentido directo y disminuye desde 2,5 V cuando la corriente fluye en sentido inverso.
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. Motivo del rango de salida de 2,5 V ±0,625 V

2,5 V ±0,625 V corresponde a un intervalo de salida de 1,875 V a 3,125 V (1,25 V en total).
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 (V_REF).

Optimización del rango dinámico del ADC: Los diseñadores de sensores evitan usar todo el rango de 0 V–5 V para prevenir la saturación.
La señal se limita a menos de 3,3 V para lograr una resolución óptima en un ADC de 3,3 V.

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

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

3. Razones del rango de salida de 2,5 V ±2 V

2,5 V ±2 V corresponde a 0,5 V–4,5 V (intervalo total de 4 V). 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 0,5 V–4,5 V cubre casi todo el rango utilizable con una alimentación de 5 V.

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

Margen de reserva: Una holgura 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 distintos compromisos de diseño entre precisión/compatibilidad y
rango dinámico/inmunidad al ruido para sensores de corriente de efecto Hall.