當(dāng)前，“智能”產(chǎn)品已成為電子系統(tǒng)開發(fā)中的熱門話題，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(fèi)者期望雙重重壓下，市場上的產(chǎn)品必須通過現(xiàn)代技術(shù)和工藝盡可能地完 美展現(xiàn)其功能。
從新型半導(dǎo)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(yīng)用場景，同時(shí)也帶動了原有應(yīng)用的再創(chuàng) 新。而所有這些，都是隨著電子產(chǎn)品在各方面集成數(shù)字技術(shù)的發(fā)展變遷所驅(qū)動的。
這種發(fā)展?fàn)I造了一個創(chuàng) 新增長期，當(dāng)然這也給系統(tǒng)設(shè)計(jì)師帶來了不少新壓力：他們必須選擇zui佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，特別是涉及監(jiān)測電路性能的元素，以確保研發(fā)產(chǎn)品的安 全高效、可靠及高性價(jià)比。而先進(jìn)的電流傳感解決方案可以滿足這些需求。
對于消費(fèi)者和醫(yī)療可穿戴設(shè)備而言，先進(jìn)的個人電子產(chǎn)品以及物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)然是體積越小、功能越強(qiáng)、壽命越長越好。同樣的，工業(yè)和汽車應(yīng)用也正在突破邊界，以實(shí)現(xiàn)更小、更高效、更少的熱挑戰(zhàn)。而這只能借助在任何條件下實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)性能來實(shí)現(xiàn)。
效率和性能
當(dāng)談到電子系統(tǒng)時(shí)，平衡效率和zui佳性能相當(dāng)重要。不能只注重效率，卻忘記了系統(tǒng)的時(shí)效性，它也可能在高難度操作時(shí)無法及時(shí)按需響應(yīng)應(yīng)用程序，從因而失去了性價(jià)比。只有實(shí)時(shí)監(jiān)控電力使用情況，才能在操作過程中對兩者兼顧。
如果你的產(chǎn)品精度不夠，反饋就不好，產(chǎn)品也就會沒有競爭力。電流傳感可以以非接觸式嵌入到智能系統(tǒng)，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(shè)計(jì)中的主要基礎(chǔ)設(shè)施元素。
從傳統(tǒng)被動系統(tǒng)到智能化解決方案（智能反饋和控制）的演變，為系統(tǒng)運(yùn)行帶來了顯著提升與改進(jìn)。總的來說，電源效率和電機(jī)驅(qū)動開環(huán)電流傳感精度對于改善全溫范圍內(nèi)的操作非常有利。隨著工業(yè)4.0不斷發(fā)展及流程的需求，當(dāng)下新的目標(biāo)是在高達(dá)85°C或105°C的溫度下提高性能。
在先進(jìn)的太陽能逆變器領(lǐng)域，系統(tǒng)在超高溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了更高水平的精度。同樣，應(yīng)用如果要求高精度、極寬動態(tài)范圍，那么他將需要更高的溫度精度，并且可以實(shí)現(xiàn)單閉環(huán)電流傳感系統(tǒng)，而不是兩個開環(huán)電流傳感器來跟蹤低電流和高電流。
熱管理問題
電子技術(shù)的一個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?yàn)閺南到y(tǒng)中浪費(fèi)的能量總是以熱量的形式表現(xiàn)。也就是說，如果你能提高效率，你就能降低溫度，你的電子設(shè)備就能更好、更可靠地運(yùn)作。
相反，如果你的電子設(shè)備運(yùn)行不佳，就會產(chǎn)生更多廢熱，從而引起更多的熱管理、可靠性及安 全問題。因此，優(yōu)化電源效率和熱管理將顯著提高生產(chǎn)率、成本效益、安 全性和可靠性。
我們熟知的逆變器、電機(jī)驅(qū)動、電源、UPS和外部充電站等，他們必須能經(jīng)受住溫度考驗(yàn)，在-40°C至85°C的溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行，甚至環(huán)境溫度經(jīng)常高達(dá)105°C。
即使電力系統(tǒng)在逆變器應(yīng)用中，內(nèi)部高溫度相對較低，通常也要其在85°C環(huán)境下運(yùn)行，至少在不降額的情況下確保適當(dāng)?shù)牟僮骺臻g。汽車車載充電器的環(huán)境工作溫度要求可高達(dá)125°C，而電機(jī)驅(qū)動器則可高達(dá)105°C至150°C，具體取決于其在什么位置。
盡管許多系統(tǒng)使用風(fēng)扇及其他溫度調(diào)節(jié)機(jī)制來管理系統(tǒng)熱性能，但對于具有溫度變化快、動態(tài)性能高的系統(tǒng)來說，這可能很困難。此外，外部冷卻設(shè)備占用了本可以用作其他設(shè)計(jì)的空間，消耗了額外的能量，并影響了其自身的高效運(yùn)行。
對于溫度變化快速的系統(tǒng)，測量系統(tǒng)電流便是預(yù)測和管理系統(tǒng)熱性能的高效之法。監(jiān)測管理控制器的有效電流量，可以確定電流強(qiáng)度是否在迅速增加，同時(shí)對潛在的災(zāi)難性故障進(jìn)行預(yù)測，從而保護(hù)系統(tǒng)和關(guān)鍵組件。
系統(tǒng)性能、系統(tǒng)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，通過其檢測潛在的問題，zui大限度減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間，防止災(zāi)難性故障發(fā)生。
時(shí)機(jī)和性能
由于功率因數(shù)校正(PFC)級也是時(shí)間導(dǎo)向系統(tǒng)，因此同步和調(diào)節(jié)是高等電力系統(tǒng)需要考慮的重要因素。電路的輸出紋波必須經(jīng)過濾波以避免電流失真，回環(huán)路頻率與系統(tǒng)帶寬有關(guān)。
將PFC級視為一個輸送功率的系統(tǒng)，它由控制信號管理，即使系統(tǒng)控制環(huán)路帶寬較低，也會在每個電源開關(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，開關(guān)頻率的倍數(shù)高才能有平坦的增益響應(yīng)，而開關(guān)頻率處的相位裕度則要低。低頻可以工作，但在開關(guān)頻率下會對增益和相位延遲產(chǎn)生一些影響。
雖然總控制環(huán)路帶寬可能比開關(guān)頻率低得多，但電流測量應(yīng)在開關(guān)頻率下進(jìn)行，以便逐周期控制。大多數(shù)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，這種開關(guān)頻率在預(yù)先設(shè)計(jì)中被推至300kHz，需要約3 MHz帶寬（至少1.5 MHz帶寬）。
具有高達(dá)1000A的大電流的功率轉(zhuǎn)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終將這種大電流開關(guān)移動到100 kHz，需要從500 kHz到1 MHz的帶寬。
具有高達(dá)1000A的高電流的功率轉(zhuǎn)換，其通過使用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）功率開關(guān)切換到大約40-50kHz。并且隨著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到100kHz，這要求帶寬達(dá)到500 kHz至1 MHz。
精度不夠，反饋就不好
為了實(shí)現(xiàn)上述級別的性能，就必須使用高精度電流監(jiān)測進(jìn)行精 確測量，而新的電流傳感系統(tǒng)與傳統(tǒng)解決方案相比具有顯著的性能優(yōu)勢，基于AMR技術(shù)的隔離電流傳感器便是其中一個。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(yīng)和精度方面具有一 流的性能。