【導(dǎo)讀】在電動(dòng)汽車和工業(yè)自動(dòng)化的蓬勃發(fā)展的推動(dòng)下，我們已經(jīng)看到 用于監(jiān)視系統(tǒng)性能的高壓和交流連接電子設(shè)備的數(shù)量有所增加。通常可以使用電流傳感器來(lái)滿足該需求，該電流傳感器用于測(cè)量系統(tǒng)以及隨后控制系統(tǒng)。
電流傳感器用于控制外部電路的示例。圖片由德州儀器（TI）提供
但是，現(xiàn)代電流傳感器仍然在成本，精度和隔離度之間表現(xiàn)出一定的權(quán)衡—在為他們的設(shè)計(jì)選擇最實(shí)用的設(shè)備時(shí)，工程師會(huì)做出一系列艱難的決定。
01 電流傳感器類型：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)
電流傳感器有許多不同的配置，但它們都可以歸結(jié)為兩種形式：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)。這兩種配置均取決于磁場(chǎng)的操縱，特別是利用霍爾效應(yīng)（因此稱為霍爾效應(yīng)傳感器）。
開(kāi)環(huán)傳感器通常由置于磁芯間隙中的霍爾傳感器組成。所需的電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)被鐵心集中并由霍爾傳感器測(cè)量。這些傳感器非常便宜，但缺乏準(zhǔn)確性。
開(kāi)環(huán)傳感器不準(zhǔn)確的主要原因之一是漂移。漂移可以是熱漂移，也可以是時(shí)間漂移。熱漂移表示由于環(huán)境溫度的變化而引起的設(shè)備正常操作行為的變化，而 時(shí)間漂移表示由于設(shè)備中與年齡相關(guān)的變化而引起的行為變化。
該圖顯示了開(kāi)環(huán)傳感器。圖片由Digi-Key和Honeywell提供
另一方面，閉環(huán)傳感器利用具有高環(huán)路增益的反饋網(wǎng)絡(luò)來(lái)防止由于設(shè)備變化（即熱漂移）而引起的誤差。它們具有快速響應(yīng)，高線性度和高抗電噪聲能力，但價(jià)格相對(duì)昂貴。由于這些原因，經(jīng)常在要求高精度的應(yīng)用中選擇閉環(huán)傳感器。
02 工程師如何應(yīng)對(duì)漂移
工程師可以減輕開(kāi)環(huán)傳感器中漂移的影響，以實(shí)現(xiàn)高精度，低成本的電流傳感器。當(dāng)前采用了一些技術(shù)。
這些技術(shù)之一是使用集成了精確匹配的電阻性增益網(wǎng)絡(luò)的電流檢測(cè)放大器，該網(wǎng)絡(luò)將使增益誤差的溫度漂移效應(yīng)最小化。
ADI公司的電流檢測(cè)放大器（AD8410）示例，以降低漂移效應(yīng)。圖片由Analog Devices提供
據(jù)麻省理工學(xué)院的吉姆·愛(ài)爾蘭說(shuō)，另一種技術(shù)是考慮漂移并相應(yīng)地校準(zhǔn)結(jié)果。本質(zhì)上，如果人們可以理解特定傳感器中的漂移，則可以對(duì)其進(jìn)行校正。
03 TI的“零漂移”霍爾效應(yīng)電流傳感器
TI宣布了他們的“ 業(yè)界首款零漂移霍爾效應(yīng)電流傳感器”。據(jù)說(shuō)，即使在溫度變化和設(shè)備老化的影響下，這些新芯片TMCS1100和TMCS1101仍可提供高性能。
TMCS1100磁電流傳感器芯片。圖片由德州儀器（TI）提供
這些要求得到0.45％的總最大熱漂移和0.5％的壽命靈敏度漂移的支持。TI聲稱這些數(shù)字分別比其他磁電流傳感器低200％和100％。
04 零漂移開(kāi)門
如今，對(duì)電流測(cè)量設(shè)備的監(jiān)視和控制電氣系統(tǒng)有很多需求，希望能夠防止故障。擁有像新的德州儀器（Texas Instruments）霍爾效應(yīng)電流傳感器這樣的更精確的開(kāi)環(huán)傳感器，將有可能檢測(cè)出較小水平的性能變化，從而對(duì)系統(tǒng)性能有更深入的了解。
該消息極大地改善了電流檢測(cè)精度，并有望在將來(lái)幫助改善系統(tǒng)性能，保護(hù)和成本。
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