在電動(dòng)汽車 (EV) 充電和太陽(yáng)能逆變器系統(tǒng)中，電流傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)分流電阻器上的壓降或流過(guò)導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)測(cè)量電流。這些高壓系統(tǒng)使用電流信息來(lái)控制和監(jiān)控功率轉(zhuǎn)換、充電和放電。

霍爾效應(yīng)和基于分流器的電流傳感器是需要電流感測(cè)的最常見(jiàn)技術(shù)之一。然而，迄今為止，在高壓應(yīng)用中使用霍爾效應(yīng)傳感器一直存在問(wèn)題。在本文中，我將回顧選擇每種拓?fù)鋾r(shí)的注意事項(xiàng)，并重點(diǎn)介紹最新的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新使得在高壓應(yīng)用中使用霍爾效應(yīng)電流傳感器來(lái)簡(jiǎn)化電流感應(yīng)成為可能。

在整個(gè)電流范圍內(nèi)，基于分流器的電流傳感器通常比霍爾效應(yīng)電流傳感器更準(zhǔn)確。使用穩(wěn)定的放大器技術(shù)或精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 和精密分流電阻器，工程師可以在整個(gè)電流測(cè)量范圍、溫度和使用壽命內(nèi)實(shí)現(xiàn)小于 1% 漂移的高精度。基于分流器的傳感器在汽車牽引逆變器、伺服驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中很受歡迎。

放大器和精密 ADC 通常監(jiān)視分流電阻器上的壓降并提供成比例的輸出。每種電流感應(yīng)解決方案在工作電壓、失調(diào)、漂移、帶寬和易用性方面都具有不同的功能。基于分流器的系統(tǒng)存在一些限制因素——由于器件的架構(gòu)，它們通常具有較慢的傳播延遲，并且增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，例如高側(cè)和低側(cè)功率。基于分流器的設(shè)備還要求您仔細(xì)考慮分流電阻器參數(shù)和功耗。

另一方面，封裝內(nèi)霍爾效應(yīng)電流傳感器通常比基于分流器的解決方案更具成本效益，具有更快的傳播延遲，并且更易于設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中。通過(guò)封裝內(nèi)解決方案，電流流經(jīng)引線框架上的封裝，從而無(wú)需精密電阻器并降低成本和材料清單。此外，無(wú)需高側(cè)和低側(cè)電源；您可以使用一個(gè)低側(cè)電源為霍爾效應(yīng)電流供電，進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

利用霍爾效應(yīng)傳感器創(chuàng)新簡(jiǎn)化高壓電流感應(yīng)

盡管霍爾效應(yīng)電流傳感器具有諸多優(yōu)勢(shì)，但大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都忽視了這些用于高壓系統(tǒng)的設(shè)備，因?yàn)樗鼈冊(cè)跍囟群褪褂脡勖矫婢哂休^高的漂移。由于電子和隔離衰減，霍爾效應(yīng)電流傳感器在其使用壽命內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)顯著漂移。

為了解決這些缺點(diǎn)，我的同事們研究了一種解決方案，將TMCS1123霍爾效應(yīng)電流傳感器的使用壽命靈敏度漂移誤差顯著降低至 ±0.5%，使工程師能夠設(shè)計(jì)出在整個(gè)使用壽命期間需要較少校準(zhǔn)或維護(hù)的高壓系統(tǒng)系統(tǒng)的。我們還將整個(gè)壽命和溫度范圍內(nèi)的總最大靈敏度誤差降低至 ±1.75%，這有助于提高效率并減少昂貴的系統(tǒng)校準(zhǔn)。此外，TMCS1123 還具有差分霍爾效應(yīng)傳感功能，可顯著減少磁場(chǎng)干擾或串?dāng)_，并具有過(guò)流檢測(cè)、精密電壓基準(zhǔn)和傳感器警報(bào)等其他功能。

TMCS1123 (如需數(shù)據(jù)手冊(cè)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。)還解決了霍爾效應(yīng)傳感器中常見(jiàn)的一些其他限制，例如限制設(shè)備可處理電流量的引線框架電阻和硅芯片熱約束。 TMCS1123 在 25°C 時(shí)可實(shí)現(xiàn) 75 A RMS，并且無(wú)需校準(zhǔn)即可在整個(gè)溫度和使用壽命內(nèi)實(shí)現(xiàn) ±1.75% 的靈敏度誤差，使其成為整個(gè)系統(tǒng)使用壽命內(nèi)的高精度解決方案。

電流感應(yīng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

讓我們回顧一下為系統(tǒng)選擇電流傳感器時(shí)的一些主要考慮因素。首先，準(zhǔn)確性是一個(gè)重要的考慮因素，并且應(yīng)該是確定可行技術(shù)的首要定義參數(shù)之一。其次，額定功率對(duì)于上述所有技術(shù)都是至關(guān)重要的；系統(tǒng)的電壓和電流水平必須在設(shè)備指定的參數(shù)范圍內(nèi)才能安全有效地運(yùn)行。帶寬和速度是主動(dòng)控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)所必需的，例如太陽(yáng)能中的隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。設(shè)計(jì)復(fù)雜性是另一個(gè)關(guān)鍵因素 - 霍爾效應(yīng)電流傳感器