电流传感器集成电路浪涌保护的重要性

集成电流传感器 (ICS) 通过提供紧凑、可靠和精确的解决方案，为电流测量和绝缘带来了变革。电流传感器 IC 技术的一个重要特点是能够承受电涌，确保各种苛刻应用的安全性和连续性。随着电压和电流浪涌因标准的不断发展而变得越来越频繁，电流传感器 IC 技术必须应对这些挑战，以确保长期可靠性。

电涌的特点是电压或电流突然骤增，可由雷击、开关操作或内部系统波动等外部因素引起。这些电涌可能对敏感的电子设备造成严重危害，尤其是在工业、汽车和可再生能源领域，因为这些领域经常出现高电压。

电流传感器集成电路系统必须能够承受这些高浪涌电压，以确保其运行的完整性。高达 10 kV 至 20 kV 的浪涌电压在工业应用中并不少见，尤其是在处理外部干扰产生的脉冲电压时。因此，电流测量系统不仅要能承受典型的工作条件，还要能承受这些极端的瞬态过电压。

 太阳能逆变器中的控制回路功能可确保高效的能量转换和系统稳定性，符合 UL 62109-1 标准

传统的电流传感器通常需要外部浪涌保护和绝缘组件，而 ICS 技术则将电流测量与增强绝缘集成在一起，提供了一体化的紧凑型解决方案。这种集成降低了系统的尺寸、复杂性和成本，同时确保系统能够处理当今应用中常见的浪涌电压。

集成电流传感器产品必须满足严格的绝缘标准，如 IEC 61000-4-5（浪涌抗扰度测试）和 IEC TS 62993 规范中概述的标准，这些标准目前正在将低电压 (LV) 要求扩展到曾经被认为属于中电压 (MV) 范围的电压。正如 LEM 专家所指出的，即使是低电压标准现在也在不断演变，标准工业应用的浪涌绝缘电压被推高至 10 kV，可再生能源系统的电压甚至更高。

IEC 61010-2-030:2023
与主电源相连电路的冲击电压
 

未连接 CDN 时发电机输出端的开路电压波形（1,2/50 µs）

1. 强化绝缘： ICS 传感器采用集成绝缘材料，可承受高达 10 kV 或更高的浪涌电压，符合最新的行业标准。这种增强型绝缘材料可确保设备能够承受最极端的尖峰电压，而不会影响安全或性能。
2. 设计紧凑： 将电流感应和浪涌保护功能整合到一个装置中，使集成电流传感器结构紧凑，减少了对额外外部元件的需求。这就简化了系统设计，提高了空间利用效率。
3. 可靠性更高： 电流传感器 IC 对绝缘和电流感应进行了优化整合，从而减少了所需的元件数量，降低了浪涌条件下的故障率。这就提高了耐用性和可靠性，尤其是在电动汽车动力系统或工业电机驱动器等高压力环境中。
4. 成本效益高： 集成电流传感器技术无需外部绝缘和浪涌保护元件，从而降低了系统的总体成本和复杂性。这与依赖多个外部元件提供浪涌保护的传统系统相比，具有明显优势。

电流传感器集成电路技术尤其适用于瞬态过压和高浪涌条件下的应用。显著的应用案例包括

电动汽车 (EV) 动力系统： 电动汽车中的高电压环境，尤其是在再生制动期间，需要强大的浪涌保护以保障电流传感系统的完整性。

工业电机驱动器： 频繁的负载变化和电气噪声会导致电压大幅波动。ICS 传感器是确保浪涌保护无缝集成到这些系统中的理想选择。

可再生能源系统： 太阳能逆变器和其他可再生能源设备经常暴露在雷电引起的浪涌电压下。电流传感器 IC 技术为保护这些系统免受高浪涌条件的影响提供了可靠的解决方案，可确保其持续运行。

LEM 专家指出，集成电流传感器技术的未来在于优化现有设计，例如基于磁通门传感器的设计。新的进步可能包括改进这些传感器的小型化，使用更强大的数字系统（如 FPGA 和微控制器），以及开发用于紧凑型集成浪涌保护的包覆成型 ICS 传感器。

为了追求更高的浪涌绝缘额定值，电流传感器 IC 制造商必须跟上不断发展的行业标准以及对更高浪涌电压耐受性日益增长的需求，尤其是在电动汽车、工业自动化和可再生能源等领域。