對于電源和馬達驅(qū)動應用來說，非常貼合上述觀點。一方面，以第三代半導體為代表的新工藝及新產(chǎn)品，以及更高性能且具有各種計算加速器的處理器，可顯著提升電源及馬達的功率和效率。另一方面，電源的SWAP-C還取決于系統(tǒng)的其他部件，否則系統(tǒng)也無法以最優(yōu)化效率運行。

　　沒有反饋就沒有精確性，因此電流傳感器是實時監(jiān)控電源和電機系統(tǒng)性能，并增強先進設計性能的簡單且經(jīng)濟高效的方法之一。

　　電流檢測的方式

　　基本上有兩種方法來執(zhí)行電流檢測，開環(huán)或閉環(huán)。開環(huán)電流傳感器直接測量交流和直流電流，并在被測電路和傳感器輸出之間提供電氣隔離。與閉環(huán)設計相比，開環(huán)電流傳感器的成本較低，因此通常用于相對便宜的產(chǎn)品，因為它們的功率要求低且占地面積小。

　　而閉環(huán)傳感器通過反饋回路(例如，在零磁場下工作的反饋回路)測量電流，同時提供電氣隔離，這在許多電路中都很重要。閉環(huán)電流傳感器，有時也稱為“零通量”傳感器，可提供更高的精度、更快的響應、高線性度和低溫漂，并避免核心發(fā)熱。當整個溫度范圍內(nèi)小于 1% 的高精度對設計至關重要時，閉環(huán)傳感器通常是首選傳感器。

　　針對電流感應，有多種技術，每種技術都有其優(yōu)點和缺點。

　　一些流行的方法包括分流電阻器、電流互感器和基于磁場的霍爾傳感器等。最常見、最便宜和最簡單的方法之一是使用分流電阻器，它采集與電流成正比的分流器上的電壓降。它們能夠測量 AC 和 DC，但寄生電感會對測量精度產(chǎn)生負面影響。

電流感應比較。 (來源: Aceinna 新納)

　　也可以使用電流互感器，但它們也是無源器件，非常高的初級電流或電流中的大量直流分量會使磁芯中使用的鐵氧體材料飽和，從而破壞信號。磁芯損耗還會在傳感器中產(chǎn)生熱量，從而降低性能?；阼F氧體磁芯的電流互感器具有磁滯效應，除非退磁，否則會降低性能。

　　霍爾效應傳感器通過垂直于傳感器的磁場產(chǎn)生的電壓變化，監(jiān)測載流導體產(chǎn)生的磁場變化。然而，它通常需要信號調(diào)理以使輸出可用于大多數(shù)應用。這使得系統(tǒng)不僅需要用于信號調(diào)節(jié)的器件，而且在使用非穩(wěn)壓電源運行時也需要電壓調(diào)節(jié)的器件。

　　與其他電流傳感方法相比，各向異性磁阻 (AMR) 傳感器在工作溫度范圍內(nèi)提供了一種高性能解決方案?；谛录{AMR 技術的隔離式電流傳感器提供單芯片解決方案，除去耦電容器外，不需要其他組件。

　　這樣一個完整的解決方案具有多重優(yōu)勢，比如相比分流電阻，可以實現(xiàn)隔離，相比電流互感器更小、更準確，并且電流互感器只適用于交流電。而與使用其他霍爾效應傳感器解決方案相比，AMR 技術提供更寬的帶寬(1.5MHz)，并具有更低的偏移和噪聲。

　　由于 AMR 技術可以響應直流和交流雙向電流，與傳統(tǒng)解決方案相比，具有更好的精度、更高的帶寬和更低的相移，因此它還提供了快速的輸出階躍響應?；? AMR 的電流傳感器是一種精確而緊湊的解決方案，用于保護和控制電力系統(tǒng)的關鍵測量。

　　反饋精度非常重要

　　準確和精確的電流監(jiān)測是電源和電機測量的關鍵。如上所述，與傳統(tǒng)和現(xiàn)有解決方案相比，新納基于 AMR 的隔離式雙向電流傳感器可提供更高的直流精度和動態(tài)范圍。例如，±20A 版本的典型精度為±0.6%，在 85°C 時為±2.0%(最大值)的精度。該系列產(chǎn)品包括±5A、±20A 和 ±50A 等不同產(chǎn)品，采用 SOIC-16 封裝，具有低阻抗(±50 A 時為 0.9 mΩ)電流路徑，通過 UL/IEC/EN認證，可用于隔離應用。

　　這種先進的電流傳感器可以保證在整個溫度范圍內(nèi)的偏移為±60 mA，或 FSR(最大值)的 ±0.3%，因此可以在大約 10:1 的電流范圍內(nèi)實現(xiàn)高精度，從而顯著改善動態(tài)范圍。特性包括 1.5MHz 信號帶寬、低相位延遲與頻率、300ns的快速輸出階躍響應和4.8kV隔離，使其成為快速電流控制回路中電流檢測的理想選擇和高性能電源、逆變器和電機控制應用的保護。

新納電流傳感器使用兩個 AMR 傳感器，并利用U形彎抵消電磁干擾

　　高帶寬更適合寬禁帶半導體

　　同步和調(diào)節(jié)是高級電力系統(tǒng)中需要考慮的重要因素，因為功率因數(shù)校正 (PFC) 級也是面向時間的系統(tǒng)。必須對電路的輸出紋波進行濾波以避免電流失真，并且環(huán)路頻率與系統(tǒng)帶寬有關。

　　PFC 級是從輸入電壓提供功率的系統(tǒng)，由控制信號管理，因此即使系統(tǒng)控制環(huán)路帶寬較低，也會在每個電源開關周期期間測量電流，以逐周期地測量電流。在理想條件下，開關頻率應該是高倍數(shù)才能獲得平坦的增益響應，并且開關頻率的相位裕度應該低。盡管低頻可以工作，但在開關頻率的增益和相位延遲上會有一些折衷。

　　整體控制環(huán)路帶寬可能遠低于開關頻率，但電流測量應與開關頻率一致，以進行逐周期控制。大多數(shù)圖騰柱 PFC 的切換頻率約為 65 kHz 至 150 kHz，這將需要理想的 650 kHz(至少>300 kHz)至 1.5 MHz 的帶寬。在某些情況下，在預先設計的情況下，開關頻率被推至 300 kHz，那么則需要約 3 MHz 的帶寬(至少 1.5 MHz 的帶寬)。

　　高達 1,000 A 的大電流的功率轉換通常會在低于 1 kHz 到 20 kHz 的水平上切換，通常使用 IGBT 和硅 MOSFET。而使用寬帶碳化硅 (SiC)/氮化鎵 (GaN) 功率開關切換高達 40-50 kHz 左右，SiC/GaN 功率級的進一步發(fā)展最終可能會將這種高電流切換提高到 100 kHz，需要帶寬從 500 kHz 到 1 MHz。

　　因此，包括需要最高效率和可靠性的下一代高效電源、工業(yè)系統(tǒng)(工業(yè) 4.0);電動汽車面臨著增加續(xù)駛里程的巨大壓力，以及各種綠色能源以提高電網(wǎng)效用。新納的 AMR 電流傳感器的高帶寬支持，可適合碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等功率器件，為關鍵應用提供強大支持。

　　總結

　　開發(fā)和部署最佳電源和運動控制自動化解決方案的任務可能令人生畏，除非各方面都考慮到位，否則系統(tǒng)的性能和成本很難同時達到最優(yōu)解。而通過新納的AMR電流傳感器，等一系列適當?shù)慕M件、器件和方法，實現(xiàn)更先進的實時監(jiān)控系統(tǒng)，更好的解決電源功率密度、性能及熱管理等綜合優(yōu)勢。