如何在市場中領先，并確定用戶的需求是一個需要解決的難題，獲取這些信息并開發滿足這些需求的產品需要一種自上而下與自下而上的方法，其中市場趨勢預測與基于客戶的調查并行進行。客戶通常清楚他們希望從集成電流傳感器(ICS)中獲得什么，他們的反饋在推動這一演變過程中至關重要。

客戶的意見幫助確定了在選擇電流傳感器時應關注的四個關鍵要素：

· 溫度下的性能——這與偏移和靈敏度漂移相關，是最重要的特性。

· 集成解決方案能處理多少電流。小型電流傳感器的集成主電流限制了其支持的電流量——持續30安培或50安培，通過推動這些限制來實現技術突破。

· 過流檢測——設定保護閾值，并持續監控過流情況。

· 絕緣(根據系統電壓選擇基本或增強型)可能是選擇傳感器的關鍵因素。

閉環與開環

近年來，用戶受益于閉環霍爾效應技術——LEM設計了一種特殊的閉環應用特定集成電路(ASIC)，然后是開環技術，這提供了一種成本更低的解決方案。這項技術促成了HLSR系列電流傳感器的發展，這是一種緊湊型、低成本的PCB安裝解決方案，推動了小型化的新發展。

在這一演變路徑上，接下來是HMSR，這是一款高絕緣的ICS，旨在滿足市場對降低成本、提高性能和小型化的持續需求。這一新系列擴展了用于AC和DC隔離電流測量的微型電流傳感器，廣泛應用于商業和工業市場的高要求開關電源應用。基于微核心的開環傳感器具備增強絕緣和過流檢測，HMSR單元配備低電阻主導體(以最小化功率損耗)、微型鐵氧體和專有ASIC，實現了直接電流測量和一致的絕緣性能。這些特性使HMSR非常適合需要高精度和顯著抗外部干擾能力的高壓應用。微磁核心使得該設備在電力電子應用中尤其有用，因為這些應用通常經歷高水平的干擾。

正因如此，電力電子工程師多年來一直成功使用模擬HMSR傳感器測量DC和AC電流。他們特別享受這種緊湊型電流傳感器的優勢，具有對雜散電場的強大免疫力、增強絕緣和300kHz帶寬。

在集成電流傳感器的持續演變中，最新的解決方案是HMSR DA，這是市場上首款在測量低電流時提供Sigma Delta比特流輸出的ICS，同時還能實現高分辨率。使用數字信號意味著在傳感器輸出(也稱響應時間)上引入了固定延遲，同時顯著減少了來自模擬到數字轉換器(ADC)的量化噪聲，數字濾波器通過噪聲整形確保了Sigma Delta調制器(SDM)的更好分辨率。通過將調制器與數字濾波器結合，創建一個ADC是簡單的。這種架構的優勢包括減少連接數量，用戶能夠定義自己的系統性能水平，并能制作兩個或多個具有不同性能的轉換器。這種架構特別適合廉價的CMOS工藝。

數字電流傳感器的另一個特征是穩定時間，也稱為響應時間或延遲。以10MHz時鐘和128倍過采樣率(OSR)，SDM的穩定時間大約為38.4微秒。使用Sigma Delta輸出比特流的另一個好處是提供的靈活性，意味著可以根據應用的具體需求在客戶端應用不同的數字低通濾波器。用戶可以選擇使用高階慢濾波器以獲得高分辨率結果，或使用低階快速信號以獲得更快速但分辨率較低的結果。

典型的ICS應用

市場對提供數字輸出的ICS反應良好，因為它同時提供了優越的信號形狀和較低的噪聲水平，同時降低成本和占用更小的機械空間。這種ICS的典型應用包括機器人、伺服驅動、縫紉機、CNC機床、焊接設備和自動引導車(AGV)。

最近，汽車行業開始對這些傳感器表現出興趣。研發機構和專家制造商對數字解決方案能抵御外部噪聲(包括電噪聲和磁噪聲)這一事實感到興奮，因為這些噪聲在使用模擬信號時常常造成重大困難。

在數字ICS路線圖上

HMSR DA傳感器被視為LEM數字ICS路線圖的第一步，它在市場上是首款此類產品，提供11到13位的分辨率和10MHz的時鐘。

最終目標是使集成電流傳感器的電流水平接近傳統傳感器。目前，HMSR DA能夠在125°C下持續支持30 Arms和75安培峰值，但后續的代際產品將致力于支持100安培的持續輸出，同時保持極其緊湊和PCB安裝。未來版本還將旨在消除對磁微核心的需求，這將改善頻率響應并消除潛在的磁干擾。

HMSR DA特別適合于容易受到噪聲、失真和干擾的應用，通過使客戶能在材料清單(BoM)上節省成本，達成真正的節約。它通過在一個單元中替代一個復雜和昂貴的傳統系統來實現這一點，該系統通常包括分流電阻、數字隔離器以及帶有二極管和電容的低/高電源電路。分流電阻并不是最佳解決方案，因為在處理高電流時存在熱噪聲問題。另一個問題是需要占用空間來容納這些獨立設備，而HMSR DA只需一個芯片便可以完成這三種元素的功能，并直接將輸出提供給客戶。新傳感器還為客戶提供了那些獨立單元所沒有的功能，例如ASIC和分流電阻無法提供的過流檢測。

制定系統設計

此外，提供不同的輸出模式——包括帶有比特流和時鐘的單輸出模式，以及差分輸出，消除了購買輸出驅動器以將單模轉換為差分模的需求。基于RS-422數據和LVDS(低壓差分信號)接收器的解決方案將提供輸出和反向輸出，以及時鐘和反向時鐘，這在處理差分信號時至關重要，因為它使得在低功耗和高速操作時消除所有噪聲成為可能。借助新數字傳感器，所有這些功能均被納入一個單元中。

預計HMSR DA傳感器將使工程師能夠探索制定系統設計的新方法。客戶還可以使用濾波器來調整傳感器，以滿足他們在任何需要清晰信號但通常受到電噪聲、震動和磁電子噪聲影響的行業中的特定要求。失真和干擾在這些高要求的應用中是重大問題，只有通過在數字輸出方面推動邊界，才能實現真正突破性的開發，以解決嘈雜系統的問題。

數字輸出仍處于起步階段，即使在今天，一些客戶可能仍然對這條道路持謹慎態度。然而，這是一種強大的未來趨勢，預計將在未來幾年變得更加普及。因此，及時掌握這項技術，并鼓勵用戶對在其行業中應用數字輸出解決方案的可行性提供可靠反饋，顯得尤為重要。

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