新型數字電流傳感器提高了惡劣環(huán)境中的可靠性，第一部分

電流傳感器在許多電子應用中發(fā)揮著重要作用，可讓您提高應用效率并監(jiān)控電流以避免可能出現的故障或故障。

多年來電流傳感器所經歷的技術發(fā)展導致了集成電流傳感器的誕生，此外還提供了高水平的精度和可靠性，這些傳感器采用標準封裝，占地面積非常小。最新一代的傳感器具有高壓隔離特性、高度的外部電磁場抗擾度和卓越的精度，使其成為測量工業(yè)、汽車、智能儀表、光伏、DC-DC 轉換器和逆變器中的 AC 和 DC 電流的理想解決方案.

LEM 的新型數字電流傳感器

在最近于 2022 年 5 月 10 日至 12 日在德國紐倫堡舉行的 PCIM Europe 2022 上，LEM 宣布推出 HMSR DA，這是世界上第一個具有 sigma-delta 比特流數字輸出的集成電流傳感器。LEM 是測量電氣參數的解決方案專家和電流傳感器技術的全球領導者，它打算通過該產品加強其提供的數字傳感器，特別是包含電流傳感器的數字集成電路 (ASIC)。HMSR SMS 主要用于逆變器的直流側，以高精度和高抗外部干擾能力測量交流和直流電流。在交流方面，新推出的 LWSR 支持更低的平準化能源成本 (LCOE)。

LEM 集成電流傳感器全球產品經理 Clement Amilien 表示：“朝這個方向推進的最大優(yōu)勢在于我們提供了新的自隔離解決方案，而且我們正在大幅提高我們所提供傳感器的有效分辨率” .

作為 LEM HMSR 系列的最新型號，HMSR DA在 11 至 13 位的有效位數 (ENOB) 上提供高分辨率，具有 10MHz 時鐘輸入或輸出，在應用中使用時具有顯著優(yōu)勢在噪聲、失真和干擾會影響測量可靠性的惡劣環(huán)境中運行。新型傳感器旨在為在受振動、電噪聲和電磁噪聲影響的環(huán)境中需要無噪聲和無干擾信號的應用提供完整的解決方案。模數轉換器已集成到器件中，并且提供不同的輸出模式，包括單端 CMOS、差分 RS422 和 LVDS。

“與基于 CMOS 技術的傳統(tǒng)傳感器不同，為了提高靈敏度，我們使用化學表第三和第五冒號中的元素。這意味著我們的成本更高，但我們可以大幅提高傳感器的輸出有效分辨率”，Amilien 說。

具有數字輸出的集成 HMSR DA 傳感器的主要優(yōu)點包括卓越的信號質量、降低的噪聲、降低的成本和小尺寸。該解決方案被提議作為更復雜和昂貴的系統(tǒng)的有效替代品，這些系統(tǒng)通常包括分流電阻器、數字絕緣體和電源電路。

“與傳統(tǒng)傳感器相比，我們在市場上帶來的最大優(yōu)勢是更高的分辨率和已經數字化的輸出，可以幫助更快地處理信號。我們的自隔離傳感器的第二個優(yōu)勢是大大減少了 BOM 空間和解決方案的總擁有成本”，Amilien 說。

sigma-delta 比特流輸出簡化了解決方案的設計，并且非常靈活，允許客戶應用濾波器以使傳感器適應他們的特定需求。添加一個產生單比特數字輸出的 sigma-delta 調制器與傳統(tǒng)的模擬類型傳感器相比具有更多優(yōu)勢，例如所需的連接更少，用戶在選擇輸出濾波器時具有更大的靈活性。對于特定應用，該過濾器通常反映分辨率和響應時間之間的最佳折衷。

新傳感器的另一個相關特性是使用開環(huán)測量技術。該傳感器包括一個基于霍爾效應的開環(huán)模擬傳感器，能夠執(zhí)行必要的信號處理以確保所需的可靠性和準確性。該傳感器代表了最小、最輕和最經濟的測量解決方案，同時提供非常低的功率吸收。

開環(huán)傳感器的工作原理是，流經導體的初級 IP 電流會產生集中在磁路氣隙中的磁場。霍爾效應單元的輸出電壓 VH 與測量電流成正比。經過適當的信號處理后，緩沖輸出電壓 VOUT 將是初級電流的精確模擬表示?；魻枂卧托盘柼幚黼娐芳稍诙ㄖ萍呻娐?(ASIC) 中，以提高傳感器性能。新型 HMSR DA 傳感器的主要特點是在 ASIC 中添加了一個二階 sigma-delta 調制器，從而獲得比特流輸出，其中 1 的密度取決于測量的電流。

LEM 數字輸出傳感器后跟一個數字濾波器，通常由用戶實現。這種方法的優(yōu)點是與傳感器的連接數量最小化，用戶可以決定哪種濾波器最適合特定應用的要求。

“許多以前處于閉環(huán)的應用程序現在都轉向了開環(huán)。原因是開環(huán)可以大大提高性能。在我們的產品組合中，我們現在擁有精度低于 2% 的傳感器，其中一些足以取代閉環(huán)傳感器”，Amilien 說。

新傳感器的目標應用包括獨立伺服驅動器、機器人、縫紉機、自動導引車 (AGV)、CNC 機床和一系列其他需要高分辨率輸出的解決方案。

新型 HMSR DA 傳感器能夠測量 10 至 36 ARMS 的電流并提供 4.0 kV 的介電強度，是 LEM 構建數字集成電流傳感器路線圖的第一步。這家具有遠見的公司已經在開發(fā)下一代數字集成電路傳感器，該傳感器將提供 14 至 16 位的分辨率和 20MHz 以上的時鐘。

高隔離 HMSR 傳感器系列的模擬版本已經使用了幾年，為設計人員和電力電子技術人員提供了一系列擴展到新數字模型的優(yōu)勢。