在電表附近加一塊強力永磁體或交流磁體來篡改電表是一種常見的非侵入式竊電方法。永磁體或交流磁場會影響一些電表元件，比如電流互感器電流傳感器、分流器電流傳感器（分流器僅受交流磁體影響）或任何電源變壓器。由于這些組件容易受到磁篡改這一劣勢，公用事業客戶的電力收費會減少，從而實質上使消費者產生竊取電力的行為。

考慮到儀表容易遭受磁篡改，電表中通常會使用磁傳感器來檢測外部磁場，進而采取適當的措施，如中斷電表服務或對磁篡改處以罰款。在這種設計中，磁篡改檢測由 TMAG5273 線性 3D 霍爾效應傳感器來完成，與其他磁感應器件和設計相比，它具有以下優勢：

• 易于組裝：霍爾傳感器通常不像簧片開關那樣脆弱，不會在組裝過程中斷裂。
• 只需一個表面貼裝 IC：TMAG5273 進行三向感應只需一個表面貼裝 IC 用于 3D 線性霍爾效應傳感器，而不像 1D 霍爾效應傳感器需要三個 IC。3D 線性霍爾效應傳感器可實現更緊湊的印刷電路板 (PCB) 布局布線。此外，1D 霍爾效應傳感器方案需要通孔傳感器來檢測某些方向，與之相比，僅采用表面貼裝的實現方案可以降低 PCB 制造成本。
• 靈活定義磁篡改閾值：由于 3D 線性霍爾效應傳感器提供的是與實際檢測的磁通密度值相關的信息，因此可以選擇每個軸的磁篡改閾值，只要在 3D 線性霍爾效應傳感器的磁感應范圍內即可。這樣便可以配置對篡改的定義，該定義可能因設計而異，這是因為所檢測的磁通量密度依賴于磁體到傳感器的距離，以及待檢測外部磁體的特性。對于具有固定磁性工作點 (B_OP) 閾值的霍爾效應開關來說，無法實現這樣的靈活性。為了找到適當的篡改閾值定義，可以使用磁性計算工具，以便確定在不同磁體與傳感器距離以及必須檢測的磁體類型下的最終磁通密度。然后可以設置磁性閾值，使之低于傳感器在暴露于預期篡改情況時的磁通密度。通常，最佳做法是將閾值設置得足夠小，以便檢測出篡改磁體，同時也要足夠大，確保當附近的設備產生不影響儀表功能的磁場時，系統不會出現誤報。磁體與傳感器距離依賴于傳感器在 PCB 上的位置以及電表外殼的尺寸。對于小型系統，可以將磁傳感器放置在電路板中心附近，使整個儀表外殼實現對稱檢測覆蓋，或者可以將磁傳感器放置在會受磁篡改影響的任何組件旁。對于大型系統，比如某些多相儀表，有時僅憑一個磁傳感器無法檢測整個儀表表面的篡改，因此可以使用多個 3D 霍爾傳感器，將它們彼此攤開放置在 PCB 上，以便覆蓋較大的檢測區域。TMAG5273 有四組可訂購器件，它們在出廠時預設了不同的 I2C 地址，從而使多個器件能夠共享相同的 I2C 總線。
• 能夠在多個器件功率模式之間進行變換：TMAG5273 支持在多個功率模式之間切換，具體取決于是否需要降低系統電流消耗。TMAG5273 具有進行測量的工作模式、電流消耗極低的睡眠模式，以及會在工作模式和睡眠模式之間自動切換的占空比模式。下面描述了電表不同功率模式的典型用例：
  • 工作模式用于進行測量，在不同的功率模式中所需的功率最大。一個示例場景是，當可使用市電，并且儀表由交流/直流電源供電時，通常會使用工作模式。由交流/直流電源供電時，TMAG5273 相對較高的工作模式電流消耗 (2.3mA) 可以忽略不計。
  • 在占空比模式下，器件會進行測量，然后在用戶指定的一段時間內自動進入睡眠狀態。占空比模式有益于在檢測磁篡改的同時盡可能降低電流消耗，如在使用備用電池運行時，需要進行低速磁篡改檢測。要降低占空比模式下的平均電流消耗，可以選擇較長的睡眠時間。選擇睡眠時間時，應將睡眠時間設置為小于所需的磁測量響應時間。例如，如果要使用喚醒和睡眠模式每 2ms 檢測一次磁篡改，請將睡眠時間設置為 1ms，而不是 1 秒。
  • 在睡眠模式下，器件不會進行任何磁性測量。喚醒和睡眠模式的替代方法是，通過 MCU 將傳感器手動設置為睡眠模式，然后經過所需的睡眠時間，手動將傳感器設置為喚醒狀態。這需要更多的 MCU 開銷；但是，如果 MCU 要擁有喚醒和睡眠模式，從而允許 MCU 在每個喚醒和睡眠模式周期內重新配置 TMAG5273，則該選項可以降低系統電流消耗。如果系統不需要在使用備用電池運行時檢測磁篡改，可以在使用電池運行時，直接使 TMA5273 進入睡眠模式，以便降低系統電流消耗，然后在系統能夠再次使用交流/直流電源時恢復工作模式。
• 檢測到磁篡改時 GPIO 引腳中斷（依賴于器件）：當檢測到任何軸的磁通密度超過用戶定義的磁性開關閾值時，TMAG5273 能夠設置一個中斷引腳。為了檢測篡改，用戶可以將用于中斷的磁性開關點設置為所需的磁篡改閾值。當 MCU 處于低功耗模式時，霍爾效應傳感器的中斷引腳可以喚醒微控制器，并且微控制器無需讀取霍爾效應傳感器即可確定是否存在磁篡改，因此 MCU 可在使用備用電源運行時進入低功耗模式，直到被霍爾效應傳感器的中斷引腳喚醒。同時使用通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳中斷功能和占空比功率模式時，可以降低系統電流消耗，延長備用電源的使用時長。當霍爾效應傳感器的 GPIO 引腳喚醒微控制器后，MCU 隨后可檢索導致中斷的磁場讀數檢測值，然后再次使用 GPIO 中斷啟用喚醒和睡眠模式。
• 交流磁體檢測：交流磁體不僅會影響電流互感器，還會影響分流器和羅氏線圈電流傳感器。要檢測交流磁體，也可以使用線性 3D 霍爾傳感器。如 圖 2-4 所示，檢測交流磁體需要足夠快的有效采樣周期和足夠短的睡眠時間，以便在一個交流磁體波形周期內正確采集足夠多的樣本。有效采樣周期相當于獲取一組樣本所需的時間，取決于器件的內部采樣率。由于線性霍爾傳感器會提供與實際檢測的磁通密度相關的信息，因此相比低采樣率霍爾開關，這些傳感器能夠更好地檢測交流磁體。

圖 2-4 檢測交流磁體