预计到 2031 年，全球电源需求将超过 465 亿美元。电动汽车、可再生能源系统和工业自动化的激增推动了这一增长，尤其是 AC-DC 电源。
这些应用需要具有高精度、低噪声和快速响应时间的电流传感器。随着对更高功率密度的需求增加，对先进电流传感技术的需求也在增加。这些技术可以实现实时控制和监控。
在本文中，我们探讨了电流监控的优势。我们还研究了传统开环电流传感器的缺点以及应对这些挑战的传感器技术的发展。
电源系统中的精确电流监测和控制有助于优化性能。这确保了储能系统、转换器和其他系统关键组件的使用寿命。在 UPS 系统和储能等应用中，保持电流的正确平衡可以防止过热、过流情况和系统意外关闭。
此外，在发电可能是间歇性的可再生能源系统中，实时电流测量可以动态调节潮流，从而提高效率。在电动汽车充电站中，精确的电流测量有助于保持最佳充电速率而不会过载。在数据中心，精确的电流监控有助于确保电力均匀分布在所有设备之间，防止热点并延长设备的使用寿命。
然而，在大电流、低阻抗系统中实现精确的电流测量并不总是那么简单。这些系统通常以非常高的功率水平运行，电流传感的不准确可能会导致效率低下、运行不稳定，甚至火灾或电气故障等安全隐患。这就是为什么找到理想的电流检测解决方案如此重要的原因。
传统上，开环电流传感器已用于电源应用。这些传感器通过间接检测流过导体的电流产生的磁场来测量电流。虽然这种方法在某些情况下很有用，但它也有明显的缺点，特别是对于大电流应用。
主要问题之一是尺寸。开环传感器模块需要大型磁芯或外部组件才能有效运行，导致设计笨重，因此难以集成到空间受限的应用中。
成本是另一个限制因素，尤其是在需要高精度时。对补偿电路等外部组件的需求增加了系统的复杂性和总物料清单 （BOM）。
最后，开环电流传感器的精度对于需要精确实时监控的应用来说往往不够。
另一种方法是使用闭环换能器。其中包括一个补偿电路，与开环前代产品相比，它提高了性能和精度，但它们需要额外的组件，例如信号调理电路。因此，与开环电流传感器一样，这使它们成为更昂贵、更笨重的选择。
为了解决这些缺点，集成电流传感器 （ICS） 通过先进的集成技术提高了性能。ICS（如图1所示）将模拟传感元件和信号调理电路组合到一个紧凑的封装中，从而减小了尺寸、成本和复杂性。
图 1.NOVOSENSE Microelectronics 等 ICS NSM2311结合模拟传感和信号调理，以减小尺寸、成本和复杂性。（图片来源：NOVOSENSE Microelectronics)
ICS 的一个关键优势是占地面积小。通过消除对大型磁芯和外部组件的需求，这些传感器可以适应空间受限的系统。这使它们成为高密度电源、UPS 系统和储能应用的理想选择。这种紧凑性还简化了整个系统设计，减少了所需的组件数量，从而减少了整体系统成本。
ICS 还使用先进的算法进行温度补偿和减少漂移，确保在较宽的温度范围内进行高精度电流测量。
此外，这些传感器比传统传感器提供更高的带宽和更快的响应时间，从而可以在高频开关应用中进行实时电流监测和控制。改进的系统稳定性和更高效的电源管理使其成为节能设计的重要组件。
如图 2 所示，通过将多种功能集成到单个封装中，这些传感器减少了对额外补偿或信号处理电路的需求。这降低了总体 BOM 和成本，并简化了制造过程。
图 2.具有 AEC-Q100 认证的完全集成的高隔离电流传感器示例，具有 100 μΩ 初级阻抗和 200 A 连续电流容量。（图片来源：NOVOSENSE Microelectronics)
在为低阻抗、高电流容量电源选择集成电流传感器时，优先考虑的不仅仅是基本的测量精度。初级导体电阻应保持在远低于毫欧姆，以最大限度地减少大电流系统中的功率损耗和发热。100 μΩ 或更低左右的值是可取的。连续额定电流需要轻松超过预期负载。对于许多高功率设计，这意味着传感器可以维持在 200 A 范围内而不会降额。
在涉及高电压的应用中，绝缘系统必须坚固耐用。爬电距离应在 6.5 mm 范围内（理想情况下稍长一点），并且经过测试的隔离额定值应约为 5 kV均方根.这确保了长期可靠性和安全合规性。输出级应提供稳定且可预测的信号，不受适度供应波动的影响。这减少了对复杂外部电压调节的需求，并简化了模拟前端设计。
温度范围内的精度同样重要。对于苛刻的环境，传感器在很宽的温度范围内的总灵敏度误差应在 ±1% 以内，至少从 -40oC 高达 120oC，理想情况下为 150oC. 这可确保读数在室外安装和高密度外壳中保持一致。
当这些特性与紧凑的封装和必要的信号调理功能的集成相结合时，就会产生一种电流传感解决方案，该解决方案支持准确、实时的监控，而无需过多的占地面积或物料清单成本。
<!-- 非定向300*250按钮 17/09 wenjing begin --> <!-- 非定向300*250按钮 end -->
</div>
