多样电流检测助推电气化发展

来源:电子发烧友网发布时间:2023-05-10673浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）电流是一种重要信号，可通过检测电流深入了解系统的运行状况从而获得宝贵的信息。快速准确地测量电流对很多电路来说，都是提升系统性能、功效和可靠性的有力手段。

不管是实现系统的保护、遥测还是闭环控制，都需要以精准的电流检测作为前提，可以说，可靠的电流检测是推动电气化发展的重要基石。

多样的电流检测

需要电流检测的地方很多，同时能实现电流检测的方式也很多。在各类不同的电流检测方案中，过流保护是最基本的电流检测形式，是绝大部分电路中都需要配置的，把关器件的安全。很多安全功能都以此为基础。
高侧电流检测，即在负载或电路的高侧测量电源轨中的电流。在负载的高侧测量电流，可以避免低侧电流检测过程引发系统基准变化和短路路径交替问题。高侧位置支持测量完整的系统电流，以便检测流经非预期路径的电流。同时远离低侧位置的检测可以消除电流引起的分流电压而导致的系统接地变化，消除接地干扰。在此处检测电流对器件的高电压能力和高CMRR要求颇高。
而低侧电流检测的优势在于共模电压更接近于零，在该位置进行检测，对器件的要求则少很多，只需使用一个放大器处理向下接地的共模信号。当然在低侧进行检测会导致系统基准与所监测负载的接地电势产生电势差，对于某些故障状况低侧同样无法检测到。
不论是高侧的电流检测还是低侧，在共模电压很高的情况下，加上隔离都是非常有用且必要的。既是为了满足安全法规，也为了提高芯片的整体性能。隔离技术引入的同时针对电流测量也会进行优化，可以消除由接地环路引起的测量误差，还能防止数据采集器件遭受其他器件带来的潜在破坏性电压影响。
而在逆变器、电机这种系统中，直列式的电流检测能够大大优化闭环控制所需信息。用于快速开关共模瞬态电压的直列式电流检测提供了真正的相电流测量，相电流是系统控制器使用的重要诊断反馈数据之一，是支持电机实现出色性能的基础。尤其是EPS这种精密运控系统，非常需要通过精密电流测量为转矩辅助系统提供必要的反馈控制。

电流检测推动电气化发展

遍数现在几个火热的市场方向，电动汽车、机器人、光伏储能这些应用里，所有的硬件设计部分都离不开基础的电流检测。
电动汽车上的电流检测应用大致可以分为五类，交流充电桩的漏电流检测、BMS电流检测、PDU电流检测、OBC/DCDC电流检测以及电机控制器的电流监测。合适的电流传感配置可以非常灵活的实现高精度检测，体积小功率损耗小，既可以提高系统效率，也能监测故障。而且汽车系统对电流检测方案的成本和体积要求都很高，对电流传感的尺寸和性能要求也不断在提升。
而且随着汽车电气平台向更高电压等级发展，如何高效、精确地控制、监测和保护这些需要长时间运转的高压系统并不容易，电流检测无疑是其中重要的一环。
到了光伏储能领域，因为这些应用里的电压等级都非常高，电流检测必须在高电压隔离下进行的，而且传感器需要提供足够快速的保护，确保系统对安全工作区外的事件做出迅速响应，避免损坏半导体和其他敏感器件。很典型的逆变器电流检测部分，对电流检测的要求都是需要有高隔离电压等级，才能实现高边电流采样并快速关断。
对设备的预测性维护也需要检测电流并记录，以大量电流数据的记录为基础分析系统状态，跟踪能耗等级和改善预测性维护。