電流傳感器集成電路精度與智能設計的完美結合

LEM 的集成電流傳感器 (ICS) 結構緊湊、成本效益高，可在廣泛的應用中提供高性能電流測量。除了電氣絕緣性和高抗浪涌性之外，它們的主要優勢之一是能夠保持極高的精度，即使在外部磁干擾和溫度變化會影響信號的惡劣環境中也是如此。GO 系列等產品將先進的封裝與小差分霍爾效應傳感原理相結合，滿足了當今對空間、成本和堅固性要求極高的汽車和工業應用的需要。

傳統的霍爾效應電流傳感器依靠一個磁芯來集中磁場并屏蔽外部干擾。這種方法雖然有效，但會帶來體積、成本和熱常數。LEM 的電流傳感器 IC 技術采用了更智能的方法，完全消除了磁芯。相反，兩個匹配的霍爾效應元件對稱地放置在載流導體的兩側。每個傳感器同時接收目標磁場 (B) 和任何外部雜散磁場 (Bext)。這些霍爾元件采用差分配置接線。

(B + B_ext) ? (-B + B_ext) = 2B

因此，外部磁場被有效抵消，而所需信號則被放大兩倍。這種創新結構使集成電路傳感器無需磁芯即可在惡劣環境中保持精度和堅固性。這種結構還能確保不產生殘余磁偏移，因為對稱放置和差分接線本身就能抵消來自環境的靜態磁偏置。只有更容易校準的電偏移會保留下來。

電流傳感的精度不是由一個單一的數字來定義的；它是許多參數的結果，包括基準電壓偏差、偏移、線性度和靈敏度漂移。LEM 采用系統的方法，在室溫和整個工作溫度范圍內量化這些因素。

室溫 (+25 °C) 下的誤差

在室溫下，造成總誤差的主要因素包括

• 基準電壓誤差 (?ref)： 比率輸出
• 偏移誤差 (?oe)： 無電流時的輸出值
• 靈敏度誤差 (?s)： 預期增益與實際增益之間的差異 (mV/A)
• 線性誤差 (?l)： 與完美線性響應的偏差

每個參數都以絕對值（mV 或 A）或相對值（%）進行量化和測量。為了估算全局誤差，LEM 使用了兩種模型：

• 最大誤差： 最壞情況下的單個誤差之和
• 平方根和 (RSS)： 更現實的估計，假設誤差是獨立的

GO 10-SME 示例

• 最大誤差：87.4 mV（次級）或 1.46%
• RSS 估計值：63.5 mV 或 1.06

工作范圍內的熱漂移

電流傳感器 IC 必須在較寬的溫度范圍（通常為 -40°C 至 +105°C 或更高）內保持精確。溫度變化會導致基準電壓、偏移和靈敏度漂移。

• TCref：基準電壓的變化
• TCo： 熱偏移漂移（mV/°C）
• TCS： 靈敏度漂移（ppm/°C

使用相同的 RSS 方法，可以估算出總的熱漂移，并將其與室溫誤差相結合，以提供完整的誤差預算。雖然傳感器的固有熱漂移可通過設計最小化，但許多系統可利用已知的熱行為曲線（TCo、TCs）實施基于軟件的補償，特別是在安全關鍵型應用中。

GO 10-SME 示例

• 最大誤差 195.4 mV (3.25%)
• RSS 估計值：100.75 mV (1.68%)

電動汽車動力系統、太陽能逆變器或工業電機驅動器等應用需要精確一致的電流反饋，以確保性能和安全。即使是微小的測量誤差也會導致

• 電源轉換效率降低
• 激活保護功能
• 系統性能受損

可重復性也很重要；傳感器能夠在不同的時間、電源周期和熱偏移情況下，對相同的輸入返回相同的輸出。LEM 的集成電流傳感器設計經過嚴格的磁滯和長期漂移測試，確保在系統的整個壽命期間提供一致的反饋。

LEM 的 ICS 技術有助于避免這些問題，具體表現為

• 通過最大限度地減少外部磁場干擾實現高重復性
• 在溫度變化時性能穩定
• 結構緊湊，無需鐵氧體磁芯和額外的屏蔽。

LEM 的電流傳感器 IC 采用智能設計，可實現高精度電流檢測，而不會增加磁芯的體積和成本。它們的設計符合不斷發展的緊湊型標準，同時確保堅固性、抗干擾性和熱穩定性。隨著比率輸出、信號調節和封裝技術的不斷創新，集成電流傳感器技術被定位為更小、更智能、更可靠的電流傳感解決方案的關鍵推動因素。

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