電流傳感器是一種檢測電流（交流或直流）流量并產生與其成比例的信號的設備。利用傳感器測量低電流和高電流，以檢測過電流或欠電流狀況，使這些設備成為提供電氣設備狀態信息或保護的理想選擇，例如，在混合動力汽車和燃料電池中，高精度測量電流和功率至關重要和精度。電流傳感器IC的其他汽車用途包括HEV逆變器和電子動力轉向（EPS）系統。

為了在-40°C至125°C的汽車應用中固有的溫度范圍內保持精度，存在許多挑戰，其中包括漂移。此外，在高電流和高溫下，由于傳感器可能無法承受更高的電流浪涌，故障率更容易發生。

高電流測量尤其成問題。許多電路中使用的電阻器通常無法處理高壓。因此，在此級別進行測量需要專用電流互感器或傳感器，以將電路中的電流幅度降低到可管理的水平。

涉及的兩種電流互感器是分芯和實芯。分芯式電流（開路）變壓器可放置在現有電線附近，不會造成電路中斷。因此，雖然它們通常很昂貴，但它們可以降低整體系統成本。相比之下，實芯電流（閉合）變壓器要求電路重新連接以通過磁芯，但與開放式變壓器相比，它們可以提供極其精確和準確的電流測量。

使用電流傳感器的另一個主要挑戰是整個系統中使用的多個傳感器的輸出通常非常不同。因此，如果連接了錯誤的傳感器，或者連接不當，可能會導致設備損壞或對人員造成安全隱患。

工程師可以從三種主要的電流測量技術中進行選擇。這些是具有和不具有電流隔離的分流器，以及開環和閉環霍爾效應電流傳感器。

分流器在高電流時自發熱，當分流電阻高時，提供良好的信號幅度，導致電阻隨電流變化。在這種情況下的建議是必須仔細選擇材料并使溫度梯度最小化，否則熱電電壓將扭曲低電流讀數。

開環傳感器在高溫或溫度變化時會出現問題。鑒于它們的性能可以隨溫度變化，它們可以表現出偏移和增益的漂移。但是，它們不能提供閉環傳感器的增益穩定性。破壞性過載能力有利于開環電流傳感器。額定值表示通過設備的導體的額定值。

相比之下，閉環傳感器在初級電流較高時會吸收顯著的靜態電流，從而導致自熱。它們可以很好地處理短時高電流瞬變。高電流通常會損壞分流器，因為它們就像保險絲一樣。熱瞬態也會改變其校準。

CR Magnetics的CR5200系列直流電流傳感器（圖1）提供與直流檢測電流成比例的直流信號。僅適用于直流電，2至10 A范圍采用先進的磁調制器技術，而20 A及以上的設備范圍采用霍爾效應技術。

圖1：C5210，CR5211和CR5220是單元件，0.79英寸窗口，2至300個ADC輸入范圍傳感器。

該系列產品為閉環精度，采用35 mm DIN導軌或面板安裝，非接觸式直流電流檢測。應用包括電源管理，移動應用，直流電機驅動器以及電池充電器和系統。傳感器采用分芯設計。

Allegro ACS710（圖2）是一款120 kHz帶寬，高壓隔離電流傳感器，集成了過流檢測功能。它為工業，商業和通信系統應用中的電流感應提供了經濟而精確的方法。

圖2：ACS710的電流傳導路徑與低壓傳感器輸入和輸出電氣隔離，允許傳感器用于需要電氣隔離的應用，無需使用光隔離器或其他昂貴的隔離技術。

ACS710由精密線性霍爾傳感器IC組成，銅傳導路徑位于硅片表面附近。施加的電流流過傳導路徑，來自霍爾傳感器的模擬輸出電壓線性跟蹤由施加的電流產生的磁場。

過流輸入（VOC引腳）上的電壓允許客戶為器件定義過流故障閾值。當流過銅導電通路（IP +和IP-引腳之間）的電流超過閾值時，漏極開路過流故障引腳將轉換為邏輯低電平狀態。

根據Allegro的說法，通過專有集成屏蔽技術提供的對電流導體dV/dt和雜散電場的高級抗擾度，可以在高端，高壓應用中實現低輸出紋波和低失調漂移。

其他功能包括：

適用于空間受限應用的小尺寸封裝。

1mΩ初級導體電阻，可實現低功耗。

高隔離電壓，適用于線路供電應用。

用戶可調節的過流故障水平。

過流故障信號通常會在《2μs內響應過流情況。

據稱，由于高dV/dt電壓瞬變，集成屏蔽幾乎消除了從電流導體到芯片的電容耦合。

濾波器引腳電容可提高低帶寬應用中的分辨率。

該器件提供3至5.5 V單電源供電。

具有工廠調整的靈敏度和靜態輸出電壓。

LEM HY 5至25-P電流傳感器（圖3）用于電子電流測量（DC，AC，脈沖，混合），在初級電路（高功率）和電子電路之間具有電流隔離。其特性包括霍爾效應測量，2，500 V隔離電壓，低功耗和擴展測量范圍（3 x IPN）。

圖3：來自LEM USA的HY系列霍爾效應傳感器。

HY系列霍爾效應傳感器專為PCB安裝而設計。該封裝適用于5 A至50 A的電流范圍。它是一種雙極器件，在初級和次級電路之間具有電流隔離。它具有電壓輸出，每個電流范圍設備的測量范圍是額定電流的三倍。

應用包括開關電源，通用逆變器，交流變速驅動器，不間斷電源和電池供電應用。

LEM USA的HMS xx-P系列開環表面貼裝電流傳感器（圖4）專為低電流應用而設計。它們具有較低的漂移，在整個溫度范圍內具有更高的精度，ASIC技術帶來的高可靠性，更高的制造工藝效率，據稱可滿足關鍵的行業標準。應用包括太陽能系統，風力渦輪機，船用能源，電機控制，小型UPS，轉換器，焊接電源，激光切割等設備，以及縫紉機，吸塵器，白色家電和空調等設備。

圖4：LEM HMS系列設計用于低電流應用（來源：數據表）。

功能包括霍爾效應測量原理，4，300 V隔離測試電壓，極低（12 mm）曲線，單電源（+5 V）以及固定偏移和增益。

該系列的優點包括節省空間的小型設計，只有一種設計用于寬的初級電流范圍，并且具有很高的抗外部干擾能力。

電流傳感是最終用途中的基本功能，從安全關鍵的汽車和工業應用到手持設備，其中確定功率和效率至關重要。精確的電流監控使設計人員能夠獲得關鍵信息（例如電機轉矩，基于電機電流）或診斷信息。即使可以檢測到電流的微小變化，也可以在發生之前避免昂貴的維修和機械問題。本文研究了幾種類型的電流檢測技術，并研究了一些示例器件。