電流傳感器在許多電子應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，可讓您提高應(yīng)用效率并監(jiān)控電流以避免可能出現(xiàn)的故障或故障。

多年來(lái)電流傳感器所經(jīng)歷的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致了集成電流傳感器的誕生，此外還提供了高水平的精度和可靠性，這些傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)封裝，占地面積非常小。最新一代的傳感器具有高壓隔離特性、高度的外部電磁場(chǎng)抗擾度和卓越的精度，使其成為測(cè)量工業(yè)、汽車、智能儀表、光伏、DC-DC 轉(zhuǎn)換器和逆變器中的 AC 和 DC 電流的理想解決方案.

LEM 的新型數(shù)字電流傳感器

在最近于 2022 年 5 月 10 日至 12 日在德國(guó)紐倫堡舉行的 PCIM Europe 2022 上，LEM 宣布推出 HMSR DA，這是世界上第一個(gè)具有 sigma-delta 比特流數(shù)字輸出的集成電流傳感器。LEM 是測(cè)量電氣參數(shù)的解決方案專家和電流傳感器技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，它打算通過(guò)該產(chǎn)品加強(qiáng)其提供的數(shù)字傳感器，特別是包含電流傳感器的數(shù)字集成電路 (ASIC)。HMSR SMS 主要用于逆變器的直流側(cè)，以高精度和高抗外部干擾能力測(cè)量交流和直流電流。在交流方面，新推出的 LWSR 支持更低的平準(zhǔn)化能源成本 (LCOE)。

LEM 集成電流傳感器全球產(chǎn)品經(jīng)理 Clement Amilien 表示：“朝這個(gè)方向推進(jìn)的最大優(yōu)勢(shì)在于我們提供了新的自隔離解決方案，而且我們正在大幅提高我們所提供傳感器的有效分辨率” .

作為 LEM HMSR 系列的最新型號(hào)，HMSR DA在 11 至 13 位的有效位數(shù) (ENOB) 上提供高分辨率，具有 10MHz 時(shí)鐘輸入或輸出，在應(yīng)用中使用時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)在噪聲、失真和干擾會(huì)影響測(cè)量可靠性的惡劣環(huán)境中運(yùn)行。新型傳感器旨在為在受振動(dòng)、電噪聲和電磁噪聲影響的環(huán)境中需要無(wú)噪聲和無(wú)干擾信號(hào)的應(yīng)用提供完整的解決方案。模數(shù)轉(zhuǎn)換器已集成到器件中，并且提供不同的輸出模式，包括單端 CMOS、差分 RS422 和 LVDS。

“與基于 CMOS 技術(shù)的傳統(tǒng)傳感器不同，為了提高靈敏度，我們使用化學(xué)表第三和第五冒號(hào)中的元素。這意味著我們的成本更高，但我們可以大幅提高傳感器的輸出有效分辨率”，Amilien 說(shuō)。

具有數(shù)字輸出的集成 HMSR DA 傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)包括卓越的信號(hào)質(zhì)量、降低的噪聲、降低的成本和小尺寸。該解決方案被提議作為更復(fù)雜和昂貴的系統(tǒng)的有效替代品，這些系統(tǒng)通常包括分流電阻器、數(shù)字絕緣體和電源電路。

“與傳統(tǒng)傳感器相比，我們?cè)谑袌?chǎng)上帶來(lái)的最大優(yōu)勢(shì)是更高的分辨率和已經(jīng)數(shù)字化的輸出，可以幫助更快地處理信號(hào)。我們的自隔離傳感器的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是大大減少了 BOM 空間和解決方案的總擁有成本”，Amilien 說(shuō)。

sigma-delta 比特流輸出簡(jiǎn)化了解決方案的設(shè)計(jì)，并且非常靈活，允許客戶應(yīng)用濾波器以使傳感器適應(yīng)他們的特定需求。添加一個(gè)產(chǎn)生單比特?cái)?shù)字輸出的 sigma-delta 調(diào)制器與傳統(tǒng)的模擬類型傳感器相比具有更多優(yōu)勢(shì)，例如所需的連接更少，用戶在選擇輸出濾波器時(shí)具有更大的靈活性。對(duì)于特定應(yīng)用，該過(guò)濾器通常反映分辨率和響應(yīng)時(shí)間之間的最佳折衷。

新傳感器的另一個(gè)相關(guān)特性是使用開環(huán)測(cè)量技術(shù)。該傳感器包括一個(gè)基于霍爾效應(yīng)的開環(huán)模擬傳感器，能夠執(zhí)行必要的信號(hào)處理以確保所需的可靠性和準(zhǔn)確性。該傳感器代表了最小、最輕和最經(jīng)濟(jì)的測(cè)量解決方案，同時(shí)提供非常低的功率吸收。

開環(huán)傳感器的工作原理是，流經(jīng)導(dǎo)體的初級(jí) IP 電流會(huì)產(chǎn)生集中在磁路氣隙中的磁場(chǎng)。霍爾效應(yīng)單元的輸出電壓 VH 與測(cè)量電流成正比。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理后，緩沖輸出電壓 VOUT 將是初級(jí)電流的精確模擬表示?；魻枂卧托盘?hào)處理電路集成在定制集成電路 (ASIC) 中，以提高傳感器性能。新型 HMSR DA 傳感器的主要特點(diǎn)是在 ASIC 中添加了一個(gè)二階 sigma-delta 調(diào)制器，從而獲得比特流輸出，其中 1 的密度取決于測(cè)量的電流。

LEM 數(shù)字輸出傳感器后跟一個(gè)數(shù)字濾波器，通常由用戶實(shí)現(xiàn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是與傳感器的連接數(shù)量最小化，用戶可以決定哪種濾波器最適合特定應(yīng)用的要求。

“許多以前處于閉環(huán)的應(yīng)用程序現(xiàn)在都轉(zhuǎn)向了開環(huán)。原因是開環(huán)可以大大提高性能。在我們的產(chǎn)品組合中，我們現(xiàn)在擁有精度低于 2% 的傳感器，其中一些足以取代閉環(huán)傳感器”，Amilien 說(shuō)。

新傳感器的目標(biāo)應(yīng)用包括獨(dú)立伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人、縫紉機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車 (AGV)、CNC 機(jī)床和一系列其他需要高分辨率輸出的解決方案。

新型 HMSR DA 傳感器能夠測(cè)量 10 至 36 ARMS 的電流并提供 4.0 kV 的介電強(qiáng)度，是 LEM 構(gòu)建數(shù)字集成電流傳感器路線圖的第一步。這家具有遠(yuǎn)見的公司已經(jīng)在開發(fā)下一代數(shù)字集成電路傳感器，該傳感器將提供 14 至 16 位的分辨率和 20MHz 以上的時(shí)鐘。

高隔離 HMSR 傳感器系列的模擬版本已經(jīng)使用了幾年，為設(shè)計(jì)人員和電力電子技術(shù)人員提供了一系列擴(kuò)展到新數(shù)字模型的優(yōu)勢(shì)。