新型数字电流传感器提高了恶劣环境中的可靠性，第一部分

电流传感器在许多电子应用中发挥着重要作用，可让您提高应用效率并监控电流以避免可能出现的故障或故障。

多年来电流传感器所经历的技术发展导致了集成电流传感器的诞生，此外还提供了高水平的精度和可靠性，这些传感器采用标准封装，占地面积非常小。最新一代的传感器具有高压隔离特性、高度的外部电磁场抗扰度和卓越的精度，使其成为测量工业、汽车、智能仪表、光伏、DC-DC 转换器和逆变器中的 AC 和 DC 电流的理想解决方案.

LEM 的新型数字电流传感器

在最近于 2022 年 5 月 10 日至 12 日在德国纽伦堡举行的 PCIM Europe 2022 上，LEM 宣布推出 HMSR DA，这是世界上第一个具有 sigma-delta 比特流数字输出的集成电流传感器。LEM 是测量电气参数的解决方案专家和电流传感器技术的全球领导者，它打算通过该产品加强其提供的数字传感器，特别是包含电流传感器的数字集成电路 (ASIC)。HMSR SMS 主要用于逆变器的直流侧，以高精度和高抗外部干扰能力测量交流和直流电流。在交流方面，新推出的 LWSR 支持更低的平准化能源成本 (LCOE)。

LEM 集成电流传感器全球产品经理 Clement Amilien 表示：“朝这个方向推进的最大优势在于我们提供了新的自隔离解决方案，而且我们正在大幅提高我们所提供传感器的有效分辨率” .

作为 LEM HMSR 系列的最新型号，HMSR DA在 11 至 13 位的有效位数 (ENOB) 上提供高分辨率，具有 10MHz 时钟输入或输出，在应用中使用时具有显着优势在噪声、失真和干扰会影响测量可靠性的恶劣环境中运行。新型传感器旨在为在受振动、电噪声和电磁噪声影响的环境中需要无噪声和无干扰信号的应用提供完整的解决方案。模数转换器已集成到器件中，并且提供不同的输出模式，包括单端 CMOS、差分 RS422 和 LVDS。

“与基于 CMOS 技术的传统传感器不同，为了提高灵敏度，我们使用化学表第三和第五冒号中的元素。这意味着我们的成本更高，但我们可以大幅提高传感器的输出有效分辨率”，Amilien 说。

具有数字输出的集成 HMSR DA 传感器的主要优点包括卓越的信号质量、降低的噪声、降低的成本和小尺寸。该解决方案被提议作为更复杂和昂贵的系统的有效替代品，这些系统通常包括分流电阻器、数字绝缘体和电源电路。

“与传统传感器相比，我们在市场上带来的最大优势是更高的分辨率和已经数字化的输出，可以帮助更快地处理信号。我们的自隔离传感器的第二个优势是大大减少了 BOM 空间和解决方案的总拥有成本”，Amilien 说。

sigma-delta 比特流输出简化了解决方案的设计，并且非常灵活，允许客户应用滤波器以使传感器适应他们的特定需求。添加一个产生单比特数字输出的 sigma-delta 调制器与传统的模拟类型传感器相比具有更多优势，例如所需的连接更少，用户在选择输出滤波器时具有更大的灵活性。对于特定应用，该过滤器通常反映分辨率和响应时间之间的最佳折衷。

新传感器的另一个相关特性是使用开环测量技术。该传感器包括一个基于霍尔效应的开环模拟传感器，能够执行必要的信号处理以确保所需的可靠性和准确性。该传感器代表了最小、最轻和最经济的测量解决方案，同时提供非常低的功率吸收。

开环传感器的工作原理是，流经导体的初级 IP 电流会产生集中在磁路气隙中的磁场。霍尔效应单元的输出电压 VH 与测量电流成正比。经过适当的信号处理后，缓冲输出电压 VOUT 将是初级电流的精确模拟表示。霍尔单元和信号处理电路集成在定制集成电路 (ASIC) 中，以提高传感器性能。新型 HMSR DA 传感器的主要特点是在 ASIC 中添加了一个二阶 sigma-delta 调制器，从而获得比特流输出，其中 1 的密度取决于测量的电流。

LEM 数字输出传感器后跟一个数字滤波器，通常由用户实现。这种方法的优点是与传感器的连接数量最小化，用户可以决定哪种滤波器最适合特定应用的要求。

“许多以前处于闭环的应用程序现在都转向了开环。原因是开环可以大大提高性能。在我们的产品组合中，我们现在拥有精度低于 2% 的传感器，其中一些足以取代闭环传感器”，Amilien 说。

新传感器的目标应用包括独立伺服驱动器、机器人、缝纫机、自动导引车 (AGV)、CNC 机床和一系列其他需要高分辨率输出的解决方案。

新型 HMSR DA 传感器能够测量 10 至 36 ARMS 的电流并提供 4.0 kV 的介电强度，是 LEM 构建数字集成电流传感器路线图的第一步。这家具有远见的公司已经在开发下一代数字集成电路传感器，该传感器将提供 14 至 16 位的分辨率和 20MHz 以上的时钟。

高隔离 HMSR 传感器系列的模拟版本已经使用了几年，为设计人员和电力电子技术人员提供了一系列扩展到新数字模型的优势。