電流測量是評估、控制和診斷電子系統(tǒng)運行效率中最常見的參數(shù)之一。盡管電流測量非常普遍，但設(shè)計人員在測量電流時，若低估了多個變量的細微差別，可能會導(dǎo)致問題。

頂尖工程師使用碳化硅MOSFET模塊設(shè)計高度效率的逆變器，以滿足以下設(shè)計標準。電流傳感器也需要設(shè)計成低功耗和緊湊的尺寸，因為這是最重要的設(shè)計標準。

電流傳感器的測量方法

電流測量主要有兩種技術(shù)：分流電阻和霍爾效應(yīng)。

分流電阻由于負載電流流過電阻而消耗功率，因此電阻值必須非常低。電流分流電阻測量穩(wěn)定性的其他重要參數(shù)是溫度系數(shù)(TCR)和熱電動勢(EMF)。這兩個參數(shù)會對電流測量精度產(chǎn)生重大影響。電流分流電阻必須在寬廣的電流范圍內(nèi)工作。在低電流(如電池應(yīng)用的休眠或待機模式)下，分流電阻的熱電動勢會為電流通過電阻產(chǎn)生的電壓增加可測量的誤差電壓。

為了最小化測量誤差，此誤差電壓必須遠低于分流電阻關(guān)聯(lián)電流產(chǎn)生的最小預(yù)期電壓。測量電流流動的第一步是將電流轉(zhuǎn)換為更易測量的電壓參數(shù)。電流分流電阻是完成此任務(wù)的廉價組件。然而，為了優(yōu)化絕緣技術(shù)并最小化其對電路的影響以及電阻本身的功率耗散，分流電阻的值必須很低。使用分流電阻的解決方案有不同的熱方面。分流電流測量的工作原理是負載電流通過電阻，測量由此產(chǎn)生的電壓降。這導(dǎo)致分流電阻中的功率耗散。逆變器設(shè)計人員必須注意最大分流溫度不超過200°C。

使用霍爾效應(yīng)傳感器時，必須考慮母線的最高溫度。典型傳感器規(guī)定在85°C以下或105°C以下的外殼溫度下工作，具體取決于所用設(shè)備(圖1)。

用于電流測量的低功耗霍爾效應(yīng)傳感器

通常，在超過50 kW的某些功率水平下，分流不是一個可行的選擇，因為功率損失過大。因此，對于高功率逆變器，應(yīng)使用霍爾效應(yīng)傳感器圍繞輸出交流母線進行測量。此類系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。此配置為逆變器提供了一種簡單接口控制器和高電氣隔離特性的良好解決方案。

由于使用霍爾效應(yīng)測量電流，負載電流不會產(chǎn)生功率損失。霍爾效應(yīng)傳感器主要有兩種類型：開環(huán)和閉環(huán)電流傳感器。開環(huán)傳感器成本較低，所需電源較少，要求較低，但在動態(tài)帶寬、偏移電壓和溫度漂移方面通常存在誤差特性。閉環(huán)傳感器克服了這些誤差特性，但價格更高且具有極高的電流消耗。

在典型應(yīng)用中，開環(huán)霍爾效應(yīng)傳感器提供足夠的誤差特性。然而，在要求極高控制精度的非?？量痰膽?yīng)用中使用閉環(huán)霍爾效應(yīng)傳感器。與其他傳感器類型相比，閉環(huán)霍爾效應(yīng)傳感器的電源要求非常高。一個額定電流為100A、次級輸出為50mA的傳統(tǒng)交叉環(huán)電流傳感器在使用±15V的工作電源時需要1 W的功耗。

然而，一個額定電流為100A、次級輸出為500mV的交叉環(huán)電流傳感器在工作電源為+5V時僅需0.5W的功耗。而一個開環(huán)電流傳感器在電源為5 V時僅需0.1W。因此，對于一個三相轉(zhuǎn)換器，電源必須為傳統(tǒng)的閉環(huán)電流傳感器提供3W的功率。然而，新的開環(huán)類型電流傳感器在提供總功率為0.3W時可以提高2.7W的電源效率。

請參閱圖1和表2以了解霍爾效應(yīng)電流傳感器解決方案之間的技術(shù)差異。

J&D應(yīng)用了受直流計量設(shè)計啟發(fā)的最新AOCT技術(shù)。這項創(chuàng)新技術(shù)已被納入J&D最新的IPCS電流傳感器系列，旨在對100A到800A額定范圍內(nèi)的直流、交流和脈沖電流進行非侵入性和隔離測量。

IPCS傳感器是頂尖工程師的最佳選擇之一：它們在低功耗下實現(xiàn)高精度。

IPCS傳感器具有閉環(huán)和開環(huán)電流傳感器，能夠在5 V工作電源下實現(xiàn)高精度、無誤差的測量。該技術(shù)基于零漂移運算放大器集成電路，利用霍爾效應(yīng)技術(shù)在閉環(huán)或開環(huán)模式下工作。該技術(shù)在-40°C到+85°C的溫度范圍內(nèi)提供出色的溫度特性和低偏移漂移，非常適用于需要高精度的應(yīng)用。

傳感器采用實心芯型PCB安裝設(shè)計和分體芯型面板安裝或DIN導(dǎo)軌安裝類型，客戶可靈活選擇從5 A到800 A的交流或直流電流。IPCS電流傳感器有多種尺寸可選。

IPCS電流傳感器適用于多種應(yīng)用，包括在70-250 kW太陽能逆變器的交流側(cè)產(chǎn)生電力的現(xiàn)代串聯(lián)逆變器，它們標準上要求輸出電流的直流分量非常低。它們還非常適合用于直流計費表、能源存儲系統(tǒng)(ESS)和電動汽車充電模塊(圖2)。

總的來說，J&D的IPCS電流傳感器系列為工程師提供了解決方案，以設(shè)計高效、輕便且體積緊湊的電源模塊，同時確保在直流、交流和脈沖電流的非侵入性、隔離測量中提供最高水平的準確性和精度。

用于側(cè)面計量的直流電流傳感器

經(jīng)濟高效的直流電流傳感器用于在工業(yè)環(huán)境中測量直流電流。IDCS系列產(chǎn)品在設(shè)計上注重精度和耐用性，非常適合在可再生能源或運輸?shù)戎绷鲬?yīng)用中提供精確電流測量(圖3)。

IDCS-I直流電流傳感器測量電氣裝置的直流負載電流，并將信息傳輸?shù)酵ㄟ^RJ12連接到傳感器的電纜上的直流能量計模塊。該系列包括適用于新或現(xiàn)有電氣裝置的從50到5000 A的實心和分體芯傳感器。

優(yōu)勢

·即插即用，靈活性。

·快速RJ12連接允許輕松可靠的接線。

·傳感器類別可以快速配置。

·從50到5000 A的實心芯和分體芯直流電流傳感器，設(shè)計適用于新或現(xiàn)有電氣裝置，有多種安裝選項可選。