當前，“智能”產(chǎn)品已成為電子系統開(kāi)發(fā)中的熱門(mén)話(huà)題，尤其是對于其相關(guān)解決方案性能和功能的關(guān)注高漲。在激烈競爭及消費者期望雙重重壓下，市場(chǎng)上的產(chǎn)品必須通過(guò)現代技術(shù)和工藝盡可能地完 美展現其功能。
從新型半導體材料到人工智能等先進(jìn)解決方案，新技術(shù)和新方法正在創(chuàng )造新的應用場(chǎng)景，同時(shí)也帶動(dòng)了原有應用的再創(chuàng ) 新。而所有這些，都是隨著(zhù)電子產(chǎn)品在各方面集成數字技術(shù)的發(fā)展變遷所驅動(dòng)的。
這種發(fā)展營(yíng)造了一個(gè)創(chuàng ) 新增長(cháng)期，當然這也給系統設計師帶來(lái)了不少新壓力：他們必須選擇zui佳系統設計方案，特別是涉及監測電路性能的元素，以確保研發(fā)產(chǎn)品的安 全高效、可靠及高性?xún)r(jià)比。而先進(jìn)的電流傳感解決方案可以滿(mǎn)足這些需求。
對于消費者和醫療可穿戴設備而言，先進(jìn)的個(gè)人電子產(chǎn)品以及物聯(lián)網(wǎng)當然是體積越小、功能越強、壽命越長(cháng)越好。同樣的，工業(yè)和汽車(chē)應用也正在突破邊界，以實(shí)現更小、更高效、更少的熱挑戰。而這只能借助在任何條件下實(shí)時(shí)監控系統性能來(lái)實(shí)現。
效率和性能
當談到電子系統時(shí)，平衡效率和zui佳性能相當重要。不能只注重效率，卻忘記了系統的時(shí)效性，它也可能在高難度操作時(shí)無(wú)法及時(shí)按需響應應用程序，從因而失去了性?xún)r(jià)比。只有實(shí)時(shí)監控電力使用情況，才能在操作過(guò)程中對兩者兼顧。
如果你的產(chǎn)品精度不夠，反饋就不好，產(chǎn)品也就會(huì )沒(méi)有競爭力。電流傳感可以以非接觸式嵌入到智能系統，提供其自我管理所需的關(guān)鍵性能信息，因此其不必成為設計中的主要基礎設施元素。
從傳統被動(dòng)系統到智能化解決方案（智能反饋和控制）的演變，為系統運行帶來(lái)了顯著(zhù)提升與改進(jìn)?？偟膩?lái)說(shuō)，電源效率和電機驅動(dòng)開(kāi)環(huán)電流傳感精度對于改善全溫范圍內的操作非常有利。隨著(zhù)工業(yè)4.0不斷發(fā)展及流程的需求，當下新的目標是在高達85°C或105°C的溫度下提高性能。
在先進(jìn)的太陽(yáng)能逆變器領(lǐng)域，系統在超高溫度范圍內實(shí)現了更高水平的精度。同樣，應用如果要求高精度、極寬動(dòng)態(tài)范圍，那么他將需要更高的溫度精度，并且可以實(shí)現單閉環(huán)電流傳感系統，而不是兩個(gè)開(kāi)環(huán)電流傳感器來(lái)跟蹤低電流和高電流。
熱管理問(wèn)題
電子技術(shù)的一個(gè)基本原理是電源管理就是熱管理。電源效率和熱性能是相輔相成的，因為從系統中浪費的能量總是以熱量的形式表現。也就是說(shuō)，如果你能提高效率，你就能降低溫度，你的電子設備就能更好、更可靠地運作。
相反，如果你的電子設備運行不佳，就會(huì )產(chǎn)生更多廢熱，從而引起更多的熱管理、可靠性及安 全問(wèn)題。因此，優(yōu)化電源效率和熱管理將顯著(zhù)提高生產(chǎn)率、成本效益、安 全性和可靠性。
我們熟知的逆變器、電機驅動(dòng)、電源、UPS和外部充電站等，他們必須能經(jīng)受住溫度考驗，在-40°C至85°C的溫度范圍內正常運行，甚至環(huán)境溫度經(jīng)常高達105°C。
即使電力系統在逆變器應用中，內部高溫度相對較低，通常也要其在85°C環(huán)境下運行，至少在不降額的情況下確保適當的操作空間。汽車(chē)車(chē)載充電器的環(huán)境工作溫度要求可高達125°C，而電機驅動(dòng)器則可高達105°C至150°C，具體取決于其在什么位置。
盡管許多系統使用風(fēng)扇及其他溫度調節機制來(lái)管理系統熱性能，但對于具有溫度變化快、動(dòng)態(tài)性能高的系統來(lái)說(shuō)，這可能很困難。此外，外部冷卻設備占用了本可以用作其他設計的空間，消耗了額外的能量，并影響了其自身的高效運行。
對于溫度變化快速的系統，測量系統電流便是預測和管理系統熱性能的高效之法。監測管理控制器的有效電流量，可以確定電流強度是否在迅速增加，同時(shí)對潛在的災難性故障進(jìn)行預測，從而保護系統和關(guān)鍵組件。
系統性能、系統可靠性或基本安 全故障識別，這些情況都急需解決。而電流傳感就是這樣一種存在，通過(guò)其檢測潛在的問(wèn)題，zui大限度減少系統停機時(shí)間，防止災難性故障發(fā)生。
時(shí)機和性能
由于功率因數校正(PFC)級也是時(shí)間導向系統，因此同步和調節是高等電力系統需要考慮的重要因素。電路的輸出紋波必須經(jīng)過(guò)濾波以避免電流失真，回環(huán)路頻率與系統帶寬有關(guān)。
將PFC級視為一個(gè)輸送功率的系統，它由控制信號管理，即使系統控制環(huán)路帶寬較低，也會(huì )在每個(gè)電源開(kāi)關(guān)周期期間測量電流，以獲得逐周期的電流。那么在理想條件下，開(kāi)關(guān)頻率的倍數高才能有平坦的增益響應，而開(kāi)關(guān)頻率處的相位裕度則要低。低頻可以工作，但在開(kāi)關(guān)頻率下會(huì )對增益和相位延遲產(chǎn)生一些影響。
雖然總控制環(huán)路帶寬可能比開(kāi)關(guān)頻率低得多，但電流測量應在開(kāi)關(guān)頻率下進(jìn)行，以便逐周期控制。大多數圖騰柱PFC在~65 kHz至150 kHz之間切換，理想情況下需要650 kHz（至少>300 kHz）至1.5 MHz的帶寬。在某些情況下，這種開(kāi)關(guān)頻率在預先設計中被推至300kHz，需要約3 MHz帶寬（至少1.5 MHz帶寬）。
具有高達1000A的大電流的功率轉換，通常使用IGBT和硅Mosfet在低于1khz到20khz的電平上切換。其他電路可以使用寬帶碳化硅(SiC)/氮化鎵(GaN)功率開(kāi)關(guān)切換到大約40-50 kHz, SiC/GaN功率級的進(jìn)一步發(fā)展可能zui終將這種大電流開(kāi)關(guān)移動(dòng)到100 kHz，需要從500 kHz到1 MHz的帶寬。
具有高達1000A的高電流的功率轉換，其通過(guò)使用IGBT和硅MOSFET，在低于1kHz至20kHz的水平上切換。其他電路可以使用寬帶碳化硅（SiC）/氮化鎵（GaN）功率開(kāi)關(guān)切換到大約40-50kHz。并且隨著(zhù)SiC/GaN功率級的進(jìn)一步發(fā)展，可能zui終將這種大電流切換移動(dòng)到100kHz，這要求帶寬達到500 kHz至1 MHz。
精度不夠，反饋就不好
為了實(shí)現上述級別的性能，就必須使用高精度電流監測進(jìn)行精 確測量，而新的電流傳感系統與傳統解決方案相比具有顯著(zhù)的性能優(yōu)勢，基于A(yíng)MR技術(shù)的隔離電流傳感器便是其中一個(gè)。它可以在單芯片中提供高精度、高帶寬的傳感，在帶寬、輸出階躍響應和精度方面具有一 流的性能。