與提高電力驅動的性能和降低系統成本相關的挑戰已經使市場朝著磁性設備的趨勢發展。這種趨勢主要存在于汽車和工業市場。

在當前TRAN小號能器被用來測量電流不中斷電路，從而使測量非常安全的。電流傳感器使用磁場來確定導體的電流。電流傳感器準確檢測電機中的電流，以提供完美的同步和方向控制。

除了電流檢測外，還有多種控制技術或算法可用于控制電機。各種工業設備中的控制電路必須盡可能高效且完全安全地運行。由于更大的功率和更少的散熱，更高的效率轉化為巨大的潛力，這可以消除發動機中對散熱器的需求。

電流傳感器

電源和驅動系統需要解決方案來監視和控制其運行。過去，此功能由機電設備執行。將這些機械設備替換為電子等效物，使監控系統變得更加通用。

在電流傳感器的設計中，輸入電流與輸出電流是隔離的。由于在工業環境中，許多干擾會導致測量信號不準確，使用電流互感器可以消除這些干擾。而且，在高電壓或高電流的情況下，它可以進入保護模式，中斷轉換過程，從而在輸入和輸出之間提供隔離。

電流傳感器可以有兩種領先技術：開環或閉環。最初開發的電流傳感器是開環霍爾效應。電流傳感器由三部分組成：磁路、霍爾元件和放大器。閉環與開環的不同之處在于向輸出添加了一個次級繞組。閉環的優點是幾乎沒有寄生電流，不受增益隨溫度和更高帶寬的變化而變化的影響。閉環磁通門測量技術通過磁通門檢測器基本上消除了霍爾效應。后者本質上是位于磁路空腔中的繞組。

霍爾效應傳感器是通過外部磁場的存在而激活的設備。霍爾效應本質上是洛倫茲力作用于在磁場 B 中移動的每個電荷的表現。當它們受到該磁場的影響時，它們會以與磁場強度成正比的輸出電壓做出響應。由于輸出電壓在mV量級，霍爾效應傳感器與放大器等其他電子元件結合，以提高靈敏度和滯后。

Allegro的 ACS724 電流傳感器 IC是用于檢測工業、汽車、商業和通信系統中交流或直流電流的準確解決方案。該設備由一個線性霍爾傳感器電路組成，帶有位于模具表面附近的銅傳導路徑。施加的電流會產生磁場，霍爾傳感器會檢測到該磁場，并將其轉換為 BiCMOS 提供的成比例電壓。在標準模式下，電流被不同地感知以排斥場，從而提高磁噪聲環境中的精度（圖 1）。

所述Danisense電流傳感器的技術是基于一個閉環系統，搭載磁通門一樣的磁場檢測器上。Danisense 的 DS200 可以以 1:500 的比例使用高達 200 A 的電流，而 DS600 可以使用高達 600 A 的電流（圖 2）。National Instrument 在其 RM-26999 4 通道功率測量調節器的測試中使用了 Danisense 電流傳感器解決方案。其他 Danisense 電流傳感器（包括 DS50UB-10V、DS200UB-10V、DS600UB-10V 和 DS2000UB-10V）具有高精度、高帶寬和低相移的特點：這些是精確功率測量的基本要求。

LEM提供了一個新的 LZSR 印刷電路板 （PCB） 傳感器系列，用于直流、交流和脈沖電流的非侵入式和隔離測量，標稱值為 100A 至 200A。該系列包括各種型號，適用于需要低失調漂移的應用。

圖 1：ACS724 的框圖

電流感應模式

在電機控制系統中測量電流的方法主要有以下三種：高側測量、低側測量和在線測量。當使用脈寬調制信號 （PWM） 驅動電機時，要獲得準確的值，在線測量實施起來更具挑戰性；這主要是由于共模瞬變 （dV / dt）。在具有控制反饋的逆變器系統中，相位測量對于正確估計電流至關重要。

在三相電機中，一系列多相 PWM 信號通過產生磁場來引導負載（圖 3）。無刷電機通常比有刷直流電機更高效，主要是因為沒有電刷。此外，發動機是電動的，而不是機械的。然而，這里描述的優點有一個消極方面，表現為需要電子控制才能達到最大效率的更復雜的發動機。

圖 3：三相電機的簡化框圖

在低側電流檢測中，一個放大器被添加到柵極驅動的 FET，其分流電阻與每個開關引腳對齊（圖 4）。分流器處的共模電壓大約為零；因此，放大器的穩健性不是需要牢記的重要因素。然而，該解決方案在負載和負載接地路徑之間放置了更多電阻，從而影響了檢測短路負載故障的能力。

圖 4：電流檢測的低側測量

為了檢測高側電流，在 FET 矩陣的電源電壓之后立即在線路中插入一個分流器（圖 5）。通過這種方法，系統可以檢測接地故障。在任何情況下，該放大器所承受的共模電壓大約是電源電壓 （Vsupply） 的電壓，因此需要一個能夠滿足此要求的更穩健的差分放大器。

圖 5：電流感應的高端測量

圖 6：電流感測的在線測量

審核編輯：郭婷