用于电流测量的隔离式大功率分流模块

Riedon 的新型分流电流传感器解决方案即将重新定义当前的测试与测量系统场景。这些新模块将传统无源分流电阻器的特性与通常与更昂贵和笨重的闭环霍尔效应电流传感器相关联的特性相结合。每个都配备了一个内置精密放大器，新的分流传感器提供增强的电气绝缘（高达 1500VDC）。

在该领域工作的设计人员历来更喜欢针对低电流应用 (<50 A) 的基于分流器的解决方案，而他们将这些霍尔用于高电流测量 (>50 A)。然而，汽车行业对高电流测量的要求促使供应商使用分流解决方案，尤其是在高电流环境中。分流传感器本质上是一个闭环，因为输出上的信号与流经设备的任何电流成正比。

“目前的一些技术是分流器、无源分流器和霍尔传感器；无源分流器有一个优点：它们提供电流的直接读数。它们基本上是与电流串联的电阻器，它们产生与流过设备的电流成正比的电压。缺点是没有隔离，”Riedon 工程副总裁 Phil Ebbert 说。

分流传感器

目前的测量方法可分为三类：具有隔离放大器/隔离 ADC、有芯电流传感器和无芯电流传感器（电流传感器 IC）的分流电阻器。

分流解决方案是一种简单易用的电流测量方法。它们通过电源和负载之间传导路径中的感应电阻器测量电压。

应根据其额定电压和增益来选择分流电阻器。另一个需要考虑的非常重要的因素是负载连接，以便在选择电源时节省一些 PCB 空间。电阻应尽可能小以最小化电压降。此外，封装应允许有效散热。

分流技术的改进允许引入更低的欧姆值，从而减少散热。一些电池充电器 IC 和燃气表以及 LED 驱动器 IC 使用分流检测电流电阻器。电流检测监控器可用于监控进入电机或外部电源的电流。

电流分流器 IC 的输出可以通过 ADC 连接到控制回路内，以便在微控制器的控制算法中使用。

应用包括电源管理、焊接、照明、移动电话、电信、电池充电器、汽车等。

基于分流的解决方案具有非常低的初始偏移并且对外部磁场不太敏感，因此提供了更好的直流精度。与其他解决方案相比，它们保持线性，尤其是在磁芯的饱和区域附近。

另一方面，霍尔传感器通常具有有限的工作温度范围（通常为 -40°C 至 +85°C），而基于分流的解决方案可以支持更高的工作温度范围（通常为 -40°C 至 +125°C） . 然而，在所有这些中，霍尔传感器本质上是绝缘的，这允许采用单模方法。

Riedon 的模块

电流感测电阻器被认为是有助于提高测量效率和减少损耗的经济组件。电流感测电阻器通过检测电流并将其转换为电压来工作，电压降由各种放大器选项测量，从 10 mV 到 130 mV。

SSA 智能分流装置在整个电流范围内的检测精度为 ±0.1%，线性度为 ±0.1%，对热漂移的敏感性要低得多。它们还具有不到 1.5μs 的快速响应时间。通过放大的模拟输出和集成保护，这些电流传感器可以放置在电路的高端和低端，从而易于集成。

图 1：SSA 简化了电子版图

它们的温度范围从 -40°C 扩展到 125°C。SSA 智能分流器模块的稳健性使其适用于高功率实施（100A 至 1000A），其中可能需要恶劣条件（例如高温水平、强烈振动和电磁干扰 (EMI)）。主要示例包括用于电动汽车 (EV) 和混合动力电动汽车 (HEV) 的牵引逆变器、AC/DC 转换器、不间断电源、可再生能源生产基地和智能电网基础设施（图 1 和 2）。

图 2：SSA 实施

“通过集成隔离放大器，分流解决方案提供了卓越的精度和稳定性，”Ebbert 继续说道。“这开辟了新的电流传感机会，为工程师提供了一种紧凑且具有成本效益的替代方案来指定霍尔器件。”

分流电阻器、隔离放大器/隔离ADC是通过使被测电流通过，从流经已知电阻器的电压值计算电流值的方法。对于这种方法，需要使用隔离放大器或隔离ADC进行隔离。

审核编辑：汤梓红