电流传感器集成电路精度与智能设计的完美结合

LEM 的集成电流传感器 (ICS) 结构紧凑、成本效益高，可在广泛的应用中提供高性能电流测量。除了电气绝缘性和高抗浪涌性之外，它们的主要优势之一是能够保持极高的精度，即使在外部磁干扰和温度变化会影响信号的恶劣环境中也是如此。GO 系列等产品将先进的封装与小差分霍尔效应传感原理相结合，满足了当今对空间、成本和坚固性要求极高的汽车和工业应用的需要。

传统的霍尔效应电流传感器依靠一个磁芯来集中磁场并屏蔽外部干扰。这种方法虽然有效，但会带来体积、成本和热常数。LEM 的电流传感器 IC 技术采用了更智能的方法，完全消除了磁芯。相反，两个匹配的霍尔效应元件对称地放置在载流导体的两侧。每个传感器同时接收目标磁场 (B) 和任何外部杂散磁场 (Bext)。这些霍尔元件采用差分配置接线。

(B + B_ext) − (-B + B_ext) = 2B

因此，外部磁场被有效抵消，而所需信号则被放大两倍。这种创新结构使集成电路传感器无需磁芯即可在恶劣环境中保持精度和坚固性。这种结构还能确保不产生残余磁偏移，因为对称放置和差分接线本身就能抵消来自环境的静态磁偏置。只有更容易校准的电偏移会保留下来。

电流传感的精度不是由一个单一的数字来定义的；它是许多参数的结果，包括基准电压偏差、偏移、线性度和灵敏度漂移。LEM 采用系统的方法，在室温和整个工作温度范围内量化这些因素。

室温 (+25 °C) 下的误差

在室温下，造成总误差的主要因素包括

• 基准电压误差 (Ɛref)： 比率输出
• 偏移误差 (Ɛoe)： 无电流时的输出值
• 灵敏度误差 (Ɛs)： 预期增益与实际增益之间的差异 (mV/A)
• 线性误差 (Ɛl)： 与完美线性响应的偏差

每个参数都以绝对值（mV 或 A）或相对值（%）进行量化和测量。为了估算全局误差，LEM 使用了两种模型：

• 最大误差： 最坏情况下的单个误差之和
• 平方根和 (RSS)： 更现实的估计，假设误差是独立的

GO 10-SME 示例

• 最大误差：87.4 mV（次级）或 1.46%
• RSS 估计值：63.5 mV 或 1.06

工作范围内的热漂移

电流传感器 IC 必须在较宽的温度范围（通常为 -40°C 至 +105°C 或更高）内保持精确。温度变化会导致基准电压、偏移和灵敏度漂移。

• TCref：基准电压的变化
• TCo： 热偏移漂移（mV/°C）
• TCS： 灵敏度漂移（ppm/°C

使用相同的 RSS 方法，可以估算出总的热漂移，并将其与室温误差相结合，以提供完整的误差预算。虽然传感器的固有热漂移可通过设计最小化，但许多系统可利用已知的热行为曲线（TCo、TCs）实施基于软件的补偿，特别是在安全关键型应用中。

GO 10-SME 示例

• 最大误差 195.4 mV (3.25%)
• RSS 估计值：100.75 mV (1.68%)

电动汽车动力系统、太阳能逆变器或工业电机驱动器等应用需要精确一致的电流反馈，以确保性能和安全。即使是微小的测量误差也会导致

• 电源转换效率降低
• 激活保护功能
• 系统性能受损

可重复性也很重要；传感器能够在不同的时间、电源周期和热偏移情况下，对相同的输入返回相同的输出。LEM 的集成电流传感器设计经过严格的磁滞和长期漂移测试，确保在系统的整个寿命期间提供一致的反馈。

LEM 的 ICS 技术有助于避免这些问题，具体表现为

• 通过最大限度地减少外部磁场干扰实现高重复性
• 在温度变化时性能稳定
• 结构紧凑，无需铁氧体磁芯和额外的屏蔽。

LEM 的电流传感器 IC 采用智能设计，可实现高精度电流检测，而不会增加磁芯的体积和成本。它们的设计符合不断发展的紧凑型标准，同时确保坚固性、抗干扰性和热稳定性。随着比率输出、信号调节和封装技术的不断创新，集成电流传感器技术被定位为更小、更智能、更可靠的电流传感解决方案的关键推动因素。

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