多樣電流檢測(cè)助推電氣化發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）電流是一種重要信號(hào)，可通過檢測(cè)電流深入了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況從而獲得寶貴的信息?？焖贉?zhǔn)確地測(cè)量電流對(duì)很多電路來說，都是提升系統(tǒng)性能、功效和可靠性的有力手段。

不管是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)、遙測(cè)還是閉環(huán)控制，都需要以精準(zhǔn)的電流檢測(cè)作為前提，可以說，可靠的電流檢測(cè)是推動(dòng)電氣化發(fā)展的重要基石。

多樣的電流檢測(cè)

需要電流檢測(cè)的地方很多，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)的方式也很多。在各類不同的電流檢測(cè)方案中，過流保護(hù)是最基本的電流檢測(cè)形式，是絕大部分電路中都需要配置的，把關(guān)器件的安全。很多安全功能都以此為基礎(chǔ)。

高側(cè)電流檢測(cè)，即在負(fù)載或電路的高側(cè)測(cè)量電源軌中的電流。在負(fù)載的高側(cè)測(cè)量電流，可以避免低側(cè)電流檢測(cè)過程引發(fā)系統(tǒng)基準(zhǔn)變化和短路路徑交替問題。高側(cè)位置支持測(cè)量完整的系統(tǒng)電流，以便檢測(cè)流經(jīng)非預(yù)期路徑的電流。同時(shí)遠(yuǎn)離低側(cè)位置的檢測(cè)可以消除電流引起的分流電壓而導(dǎo)致的系統(tǒng)接地變化，消除接地干擾。在此處檢測(cè)電流對(duì)器件的高電壓能力和高CMRR要求頗高。

而低側(cè)電流檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于共模電壓更接近于零，在該位置進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)器件的要求則少很多，只需使用一個(gè)放大器處理向下接地的共模信號(hào)。當(dāng)然在低側(cè)進(jìn)行檢測(cè)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)基準(zhǔn)與所監(jiān)測(cè)負(fù)載的接地電勢(shì)產(chǎn)生電勢(shì)差，對(duì)于某些故障狀況低側(cè)同樣無法檢測(cè)到。

不論是高側(cè)的電流檢測(cè)還是低側(cè)，在共模電壓很高的情況下，加上隔離都是非常有用且必要的。既是為了滿足安全法規(guī)，也為了提高芯片的整體性能。隔離技術(shù)引入的同時(shí)針對(duì)電流測(cè)量也會(huì)進(jìn)行優(yōu)化，可以消除由接地環(huán)路引起的測(cè)量誤差，還能防止數(shù)據(jù)采集器件遭受其他器件帶來的潛在破壞性電壓影響。

而在逆變器、電機(jī)這種系統(tǒng)中，直列式的電流檢測(cè)能夠大大優(yōu)化閉環(huán)控制所需信息。用于快速開關(guān)共模瞬態(tài)電壓的直列式電流檢測(cè)提供了真正的相電流測(cè)量，相電流是系統(tǒng)控制器使用的重要診斷反饋數(shù)據(jù)之一，是支持電機(jī)實(shí)現(xiàn)出色性能的基礎(chǔ)。尤其是EPS這種精密運(yùn)控系統(tǒng)，非常需要通過精密電流測(cè)量為轉(zhuǎn)矩輔助系統(tǒng)提供必要的反饋控制。

電流檢測(cè)推動(dòng)電氣化發(fā)展

遍數(shù)現(xiàn)在幾個(gè)火熱的市場(chǎng)方向，電動(dòng)汽車、機(jī)器人、光伏儲(chǔ)能這些應(yīng)用里，所有的硬件設(shè)計(jì)部分都離不開基礎(chǔ)的電流檢測(cè)。

電動(dòng)汽車上的電流檢測(cè)應(yīng)用大致可以分為五類，交流充電樁的漏電流檢測(cè)、BMS電流檢測(cè)、PDU電流檢測(cè)、OBC/DCDC電流檢測(cè)以及電機(jī)控制器的電流監(jiān)測(cè)。合適的電流傳感配置可以非常靈活的實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)，體積小功率損耗小，既可以提高系統(tǒng)效率，也能監(jiān)測(cè)故障。而且汽車系統(tǒng)對(duì)電流檢測(cè)方案的成本和體積要求都很高，對(duì)電流傳感的尺寸和性能要求也不斷在提升。

而且隨著汽車電氣平臺(tái)向更高電壓等級(jí)發(fā)展，如何高效、精確地控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)這些需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的高壓系統(tǒng)并不容易，電流檢測(cè)無疑是其中重要的一環(huán)。

到了光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域，因?yàn)檫@些應(yīng)用里的電壓等級(jí)都非常高，電流檢測(cè)必須在高電壓隔離下進(jìn)行的，而且傳感器需要提供足夠快速的保護(hù)，確保系統(tǒng)對(duì)安全工作區(qū)外的事件做出迅速響應(yīng)，避免損壞半導(dǎo)體和其他敏感器件。很典型的逆變器電流檢測(cè)部分，對(duì)電流檢測(cè)的要求都是需要有高隔離電壓等級(jí)，才能實(shí)現(xiàn)高邊電流采樣并快速關(guān)斷。

對(duì)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)也需要檢測(cè)電流并記錄，以大量電流數(shù)據(jù)的記錄為基礎(chǔ)分析系統(tǒng)狀態(tài)，跟蹤能耗等級(jí)和改善預(yù)測(cè)性維護(hù)。

小結(jié)

電流檢測(cè)不僅在增強(qiáng)系統(tǒng)安全性能上提供了助力，還助推了電氣化高壓平臺(tái)和設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)的發(fā)展，更先進(jìn)更高要求的應(yīng)用也推動(dòng)著電流檢測(cè)技術(shù)的升級(jí)。在高壓自動(dòng)化系統(tǒng)、功率系統(tǒng)以及分布式傳感領(lǐng)域，電流檢測(cè)技術(shù)的升級(jí)不僅提供了高精度的電流測(cè)量，也大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)效率的提升大有意義。