【導(dǎo)讀】伴隨車輛電氣化進(jìn)程，新能源車中的電子元件含量與日俱增，其中獨(dú)有的車載充電器（OBC）、車載DC-DC轉(zhuǎn)換器、空調(diào)PTC加熱器加上充電必備的充電樁都需要用到一種檢測(cè)電流的傳感器——霍爾電流傳感器，當(dāng)然，它必須能夠滿足車規(guī)要求。霍爾電流傳感器的應(yīng)用主要還有光伏逆變器、變頻器、儲(chǔ)能設(shè)備、通信電源、服務(wù)器電源等。
因量程寬、高精度、靈敏度高、線性度好、規(guī)范易安裝、抗干擾能力強(qiáng)、質(zhì)量可靠、平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，霍爾電流傳感器深受各個(gè)領(lǐng)域用戶的信賴。
所謂霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)來(lái)檢測(cè)電流，當(dāng)小電流通過(guò)一個(gè)置于磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體薄片時(shí)，受到磁場(chǎng)作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在控制電流的垂直方向的半導(dǎo)體兩側(cè)形成電壓差，該電勢(shì)差就是霍爾電壓。霍爾電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度和半導(dǎo)體內(nèi)通過(guò)的控制電流成正比。根據(jù)這一關(guān)系設(shè)計(jì)的器件，通過(guò)恒定的控制電流，利用霍爾電壓的變化即可反應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。而磁場(chǎng)可以由相應(yīng)電流產(chǎn)生的，且磁場(chǎng)大小與電流有明確聯(lián)動(dòng)關(guān)系，因此可以測(cè)量電流強(qiáng)度。
最近，國(guó)內(nèi)高性能、高可靠性模擬芯片的研發(fā)設(shè)計(jì)企業(yè)蘇州納芯微電子股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“納芯微”）推出了集成電流路徑的霍爾電流傳感器NSM201X系列產(chǎn)品，為客戶提供了更多的選擇。
NSM201X系列路標(biāo)
什么是集成電流路徑呢？
通常，感應(yīng)式電流檢測(cè)有兩種方式：一種是電流走IC外部，另一種是電流從IC內(nèi)部流過(guò)。前者是將IC放在一定位置進(jìn)行感應(yīng)，如通過(guò)PCB布線走電流，把IC貼在PCB表面來(lái)感應(yīng)電流；后者是將電流路徑集成在IC內(nèi)，優(yōu)勢(shì)是精度更高，體積更小，沒(méi)有裝配要求，市面上產(chǎn)品支持最大的峰值電流是±100A。因?yàn)樯岷头庋b體積限制，太大的電流路徑無(wú)法集成。
納芯微推出的集成電流路徑的電流傳感器系列產(chǎn)品基于霍爾效應(yīng)原理，采用隔離方式將峰值±100A以內(nèi)的電流轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出，同時(shí)利用差分霍爾對(duì)來(lái)消除共模磁場(chǎng)的影響，這種方式可以抑制40dB以上的共模磁場(chǎng)干擾。
四大特點(diǎn)應(yīng)用眾多
NSM201X系列產(chǎn)品是高魯棒的霍爾傳感器，具有高可靠的隔離性能、高精密的信號(hào)調(diào)理，以高質(zhì)量的品質(zhì)管控生產(chǎn)，其主要特點(diǎn)包括：
特點(diǎn)一：高隔離性能
NSM201X寬體16腳版本封裝（NSM2011，NSM2013）的原副邊是隔離的，最大隔離工作電壓達(dá)1550Vpk，耐壓5000Vrms；浪涌絕緣耐壓大于10kV；爬電距離和電氣間隙滿足8mm要求。其注塑成型材料采用CTI1級(jí)別材料（CTI>600）。量產(chǎn)測(cè)試時(shí)對(duì)每顆芯片進(jìn)行絕緣測(cè)試，以確保每顆芯片的絕緣安全性能。
NSM201X窄體SO8腳封裝（NSM2012）采用了先進(jìn)的封裝技術(shù)提高了原邊電流和硅片芯之間的絕緣間距，耐壓3000Vrms，浪涌絕緣耐壓大于6kV。
NSM201X 同時(shí)滿足UL62368/EN62368安規(guī)認(rèn)證和AEC - Q100可靠性標(biāo)準(zhǔn)。
NSM201X已通過(guò)TUV和UL認(rèn)證
特點(diǎn)二：低導(dǎo)通阻抗
NSM201X寬體SOIC16腳版本的導(dǎo)通阻抗為0.85mOhm，窄體SOIC8腳版本提供1.2mOhm導(dǎo)通阻抗，具有良好的溫升特性, 導(dǎo)通阻抗基本和國(guó)外競(jìng)品持平；芯片的散熱主要通過(guò)IC引腳將熱量傳導(dǎo)到PCB覆銅來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以芯片的溫升很大程度取決于覆銅的散熱面積（Top和Bottom層）和覆銅的厚度。測(cè)試表明，在覆銅2盎司銅厚、面積為378平方毫米的相同條件下，NSM201X的溫升和競(jìng)品基本相同。
NSM2011在評(píng)估板上35A電流時(shí)溫升表現(xiàn)
特點(diǎn)三：高精度
NSM201X具備高靈敏度、低零點(diǎn)誤差及良好的線性度（非線性度±0.2%）等特性，有助于降低器件的整體輸出誤差，在工作溫度范圍內(nèi)最大總測(cè)量誤差±1.5%。
特點(diǎn)四：高兼容性
NSM201X引腳兼容市面上主流霍爾電流傳感器，支持5V和3.3V供電，且有直流輸入版本、交流輸入版本、可選比例輸出電壓版本和固定電壓輸出版本，以滿足不同使用場(chǎng)景需求。
NSM201x引腳圖
新產(chǎn)品適用于多種隔離電流采樣場(chǎng)合，如光伏組串式逆變器DC輸入側(cè)MPPT（最大功率點(diǎn)）跟蹤電流檢測(cè)；工業(yè)變頻器件中的母線電流及各橋臂電流采樣；UPS及服務(wù)器電源、充電樁中的隔離電流采樣。這些器件的AEC-Q100正在認(rèn)證當(dāng)中，之后將用于新能源車OBC、DC-DC的隔離電流采樣，以及空調(diào)熱管理系統(tǒng)中PTC加熱器的隔離電流采樣等。
三款產(chǎn)品各有特色
目前NSM201X系列主推型號(hào)有：NSM2011、NSM2012和NSM2013。
以NSM2011為例，它是基于霍爾原理、集成路徑電流的高精度傳感器，具有共模磁場(chǎng)抑制，隔離達(dá)5000V，導(dǎo)通電阻極低（0.85mΩ），減少了芯片的熱損耗。
它采用納芯微創(chuàng)新的隔離技術(shù)及信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)，能夠在滿足高隔離等級(jí)的同時(shí)感測(cè)流過(guò)內(nèi)部Busbar的電流。內(nèi)部的差分霍爾對(duì)對(duì)外部雜散磁場(chǎng)有很強(qiáng)的抵御能力。
NSM2011通過(guò)感測(cè)流過(guò)芯片內(nèi)部Busbar電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)間接檢測(cè)電流，對(duì)比同樣Shunt+隔離運(yùn)放的電流采樣方式，省去了原邊供電且布局簡(jiǎn)單方便，同時(shí)具有極高隔離耐壓及生命周期穩(wěn)定性。
NSM2011支持比例輸出，NSM2013則支持固定輸出，固定模式方便客戶ADC差分采樣Vref以及Vout的電壓，以減少外部共模干擾（比如溫度等）。在高邊電流檢測(cè)應(yīng)用中只需用一顆NSM2011即可達(dá)到1550Vpk工作電壓，無(wú)需加任何保護(hù)器件即可耐受10kV浪涌電壓和13kA浪涌電流。
由于NSM2011內(nèi)部精確的溫度補(bǔ)償算法以及出廠精度校準(zhǔn)，該電流傳感器在全溫度工作范圍都可以保持很好的精度，客戶無(wú)需做二次校準(zhǔn)。
與NSM2011稍有不同，NSM2012是隔離達(dá)3000V的電流傳感器，導(dǎo)通電阻為1.2mΩ。在高邊電流檢測(cè)應(yīng)用中只需用一顆NSM2012即可達(dá)到600Vpk工作電壓，無(wú)需加任何保護(hù)器件即可耐受6kV浪涌電壓。
在帶寬及快速響應(yīng)時(shí)間方面，NSM2011為240kHz/2.2μs；NSM2012為400kHz/1.5μs；全溫度高精度電流測(cè)量方面，NSM2011誤差為±1.5%/零點(diǎn)誤差±10mV；NSM2012總輸出誤差為±2%/零點(diǎn)誤差±10mV。
典型應(yīng)用場(chǎng)景
以NSM2011為例看看NSM201X系列產(chǎn)品的使用場(chǎng)景。
太陽(yáng)能組串式逆變器：用在組串式逆變器DC輸入側(cè)，實(shí)現(xiàn)MPPT跟蹤的電流檢測(cè)，主要利用NSM2011的1550VDC工作耐壓和13kA（IEC61000-4-58μs / 20μs）雷擊浪涌沖擊耐受電流，以及0.85mOhm的導(dǎo)通電阻特性來(lái)滿足應(yīng)用要求。
NSM201x在太陽(yáng)能組串式逆變器中應(yīng)用框圖
工業(yè)變頻器：主要解決客戶關(guān)心的絕緣耐壓和導(dǎo)通電阻問(wèn)題，利用NSM2011的5000V@1min和NSM2012的3000V@1min絕緣耐壓，以及NSM2011的0.85mOhm和NSM2012的1.2mOhm導(dǎo)通電阻特性實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
新能源車OBC：NSM2011用在OBC的PFC級(jí)的隔離電流采樣，利用NSM2011的1550VDC絕緣耐壓、0.85mOhm導(dǎo)通電阻和1.5%以內(nèi)的高溫精度滿足客戶的設(shè)計(jì)要求。
NSM201x在車載充電器中應(yīng)用框圖
新能源車PTC加熱器：NSM2011用在新能源車PTC加熱器。利用NSM2011的5000V@1min、3000V@1min絕緣耐壓以及0.85mOhm的導(dǎo)通電阻，實(shí)現(xiàn)PTC加熱器的隔離電流采樣。
其他使用場(chǎng)景：事實(shí)上，凡是可以利用NSM201X系列幾款產(chǎn)品特性的地方都可以用到，如通信電源、服務(wù)器電源，電梯驅(qū)動(dòng)器，直流充電樁等場(chǎng)合，發(fā)揮其低導(dǎo)通阻抗、高精度、體積小，易于裝配的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高隔離性能的電流檢測(cè)，NSM201X系列的高兼容性也為用戶提供了更多的選擇。
跟進(jìn)新興應(yīng)用擴(kuò)大市場(chǎng)份額
在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，像納芯微這樣的車規(guī)級(jí)芯片提供商正在開發(fā)體積更小、具備高精度和快速響應(yīng)的電流檢測(cè)解決方案方面發(fā)力追趕，以彌補(bǔ)我國(guó)高性能電檢測(cè)元件方面的空缺；與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)霍爾電流傳感器的量產(chǎn)也將有助于化解新能源車及其他行業(yè)缺芯的燃眉之急。
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