在所有描述世界日益电气化的流行语中@@，有一个词十分亮眼@@：电流检测@@。如@@果电流检测@@技术@@不可靠@@、不准确且难以用于设计@@，那么在太阳能电池阵列@@、电动汽车@@@@ (EV) 充电站或@@机器人领域令人耳熟能详的创新几乎都不可能实现@@。
本文将介绍随着电气化应用发展而出现的四大设计趋势@@，以及用于提高@@系统电压@@@@、增强系统保护@@、实现遥测监测@@和@@缩减外形尺寸@@的电流检测@@技术@@@@。总的来说@@，电流传感器@@监测电气系统中的一项重要参数@@，即电流@@，这能够使系统在安全范围内尽可能高效地运行@@。
通过电流检测@@支持更高的系统电压@@@@
随着对效率的要求愈加严格@@，系统电压@@也随之增加@@，从而有助于提高@@效率@@。根据欧姆定律@@，在较高的系统电压@@下@@，可通过降低负载的电流来得到等量的功率@@，这有助于减少系统中的@@ I2R 损耗@@。电压@@愈高@@，系统可以愈发高效地传输大功率@@，原因是电流范围更小@@，交流@@/直流或@@直流@@/直流功率变换器等级产生的热量更少@@。
图@@ 1 所示的电动汽车@@@@充电器@@正在将电源从电网@@中断开@@，其电压@@电平可能为@@ 120VAC、240VAC、230VAC（单相@@）或@@ 400VAC（三相@@）。典型的电动汽车@@@@充电器@@将电网@@的交流@@电输送到电动汽车@@@@车载充电器@@，后者将交流@@电转换为直流电@@，并为电池充电@@。
在直流快速充电器中@@，交流@@电从电网@@传输至电动汽车@@@@充电器@@@@，在充电器内从交流@@转换为直流@@，并向电池提供高达@@ 920VDC 电压@@，从而加快充电速度@@。提升到更高的电压@@电平@@，并保持相似的电流电平@@，可以向电池直接传输更多功率@@，从而更快@@、更高效地充电@@。
图@@ 1：电动汽车@@@@充电器@@
电流传感器@@有助于提高@@电动汽车@@@@充电器@@的系统效率@@，并可在整个系统的多个位置使用@@。这些传感器可用于交流@@线路输入来监测电流@@，从而调节进入系统前端的无功功率@@。另一方面@@，在系统功率因数控制环路和@@第二直流@@/直流级后的正节点或@@负节点上@@，此配置可用于监测故障@@。
还可以在第一直流@@/直流级和@@第二直流@@/直流级之间的某个位置@@，使用差分放大器的电流检测@@实现磁通平衡@@。此外@@，有必要使用@@ AMCS1100 或@@ TMCS1100 等隔离式电流传感器@@@@，为系统和@@操作电动汽车@@@@充电器@@的人员提供保护@@。
增强系统保护@@
电气化还提高@@了对系统保护的需求@@，从而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@@。在大多数系统中@@，某种形式的系统保护可确保系统按预期运行@@。例如@@@@，如@@果图@@@@ 2 所示的机器人拾取了一个异常沉重的物品@@，则电机会出现明显的电流尖峰@@。
图@@ 2：工业机器人@@
电流尖峰可能意味着负载超出机器人的能力范围@@，可能会损坏系统或@@物理机械臂内的器件@@。具有集成式比较器的电流检测@@器件会检测到可能超出系统安全工作区的峰值电流涌入电机@@。具有集成式过流比较器的@@ INA301 可做出快速响应@@（低于@@ 1µS）并设置警报@@，这可能导致系统停机@@。这与负载点测量类似@@，其中基于分流器的传感器@@（如@@ INA228 和@@ INA226 超精密双向电流检测@@放大器@@）可以监测通过特定节点的电流和@@电压@@电平@@，从而确保节点保持在其安全工作区内@@。
实现遥测监测@@
随着应用的电气化程度提高@@@@，对监控的要求也更为严格@@，以便跟踪能耗等级和@@改善预测性维护@@。
为预测性维护进行监测或@@遥测监测的一个示例是@@，对机架式服务器系统中冷却风扇的电流和@@电压@@电平进行数据记录@@。INA232 等器件用于对风扇的功耗进行数据记录@@。通过数据记录@@，系统能够向技术@@人员发出警报@@，指示风扇可能运行不稳定或@@使用寿命即将结束@@。
数字功率监测器@@是适合此类用例的一种器件@@，因为它同时接收总线电压@@和@@电流信息@@。数字功率监测器@@ IC 通过板载运算来计算功率@@、电荷和@@能量@@，并通过@@ I2C 或@@串行外设接口传输这些信息@@（以及总线电压@@和@@电流数据@@）。片上运算可以减少@@ CPU 或@@微控制器上的进程@@，因此处理资源可用于更有效地处理其他任务@@。这点对于具有任务密集型@@ CPU 或@@微处理器的系统尤为重要@@。
缩减外形尺寸@@
随着越来越多@@的应用包括的电子@@@@188足彩外围@@app 越来越多@@，或@@需要安装在更小的空间@@中@@，人们更需要缩减@@188足彩外围@@app 的尺寸或@@增加每个单元的功能数量@@，从而帮助减小整个电路板的面积@@。许多系统@@（如@@智能手机和@@机器人系统@@）都受到尺寸限制@@，需要不断缩小尺寸和@@增加功能数量@@。
较小的电流检测@@器件可让设计人员加强对整个系统的监测@@，或@@减小系统的整体尺寸@@。这两种情况都具有一定优势@@，具体取决于整体系统参数@@。减小集成电路@@ (IC) 的尺寸或@@增加每个单元的功能数量@@都会增加功能密度@@，从而实现强大的个人电子@@产品@@@@、车载充电器和@@小型协作机器人电机驱动系统@@。
利用超小型@@ IC 或@@功能丰富的芯片可为实现更小的系统奠定基础@@。例如@@@@，Wafer-Chip Scale Package (WCSP) 等芯片封装选项或@@具有集成式分流器的@@ INA253 支持设计人员在不影响性能或@@功能的情况下缩减其系统的尺寸@@。
结语@@
通过更好地了解上述趋势以及有助于实现这些趋势的@@ IC，您可以应对特定的高压设计挑战@@，并通过@@监测电流测量值来确保系统在安全工作区内运行@@，从而实现可靠性和@@安全性@@。
其他资源@@
· 阅读应用手册@@“直流电动汽车@@@@充电应用中的电流检测@@设计注意事项@@”，了解有关电流检测@@设计的更多信息@@。
· 阅读应用简报@@“协作式和@@工业机械臂中的电流检测@@@@”。
· 阅读模拟设计期刊文章@@“系统遥测@@：定义@@、作用和@@应用@@”
关于德州仪器@@@@(TI)
德州仪器@@（TI）（纳斯达克股票代码@@：TXN）是一家全球性的半导体公司@@，致力于设计@@、制造@@、测试和@@销售模拟和@@嵌入式处理芯片@@，用于工业@@、汽车@@、个人电子@@产品@@、通信设备@@和@@企业系统等市场@@。我们致力于通过半导体技术@@让电子@@产品更经济实用@@，创造一个更美好的世界@@。如@@今@@，每一代创新都建立在上一代创新的基础之上@@，使我们的技术@@变得更小巧@@、更快速@@、更可靠@@、更实惠@@，从而实现半导体在电子@@产品领域的广泛应用@@，这就是工程的进步@@。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事@@。欲了解更多信息@@，请访问公司网@@站@@www.ti.com.cn。