本文作者@@：儒卓力公司汽车事业部产品销售经理@@Ralf Hickl
随着电动汽车@@逐渐成为人们日常生活的一部分@@，对能够双向测量交流电和@@直流电的传感器@@的需求也在@@增长@@。它们要高效@@、准确@@、紧凑@@，并且使用灵活@@。一款全新电流@@传感器@@@@可以满足所有这些要求@@@@。
越来越多的车辆应用从电池供电@@，特别是在@@具有电动驱动@@的车辆上@@。同时@@，车辆电池和@@消费电子@@装置的功能也变得越来越强大@@，这导致了车辆电气系统中@@出现更高的电压和@@电流@@@@。为了应对更高的电压@@，业界提出了其他标准@@和@@安全@@规定@@，例如与电气系统的其他电压层电隔离@@，以及更高成本的保护接触@@。大电流@@导致电缆和@@任何存在@@欧姆电阻之组件的功率损耗更大@@。因此@@，电流@@测量需要使用能够耗散高功率损耗的超低欧姆分流电阻@@。然而@@，它们相对较大@@，这意味着较多的材料@@、重量和@@成本@@。
为了保护电池和@@车辆电气系统的电气线路不受过载影响@@，必须测量电流@@@@，因为如果线束着火@@，可能很快就让车辆变成废品@@。这种保护功能过去是由保险丝来完成的@@。未来@@，在@@发生过流或@@短路的情况下@@，关闭电源将是半导体开关的工作@@，前提是准确@@的电流@@测量@@；此外@@，若要通过@@牵引变频器来控制驱动@@运作@@，精准@@电流@@测量也是必需的@@。
用于电隔离的磁场传感器@@@@
由于@@车辆中@@存在@@@@12V、48V和@@高压等不同的电压等级@@，对于@@这些电压等级之间电隔离需求越来越多@@。特别是在@@大电流@@情况下@@，传感器@@测量电流@@产生的磁场@@，并将其作为模拟信号传输@@，这样具有很大的优势@@：与使用分流器的基于电阻的电流@@测量方法相比@@，磁场传感器@@在@@提供电隔离的同时@@@@，还能显着降低功率损耗@@。这些特性对于@@高压和@@大电流@@应用尤为重要@@，因为电隔离确保了对接触的保护@@，而低功耗则保证了低自热@@。
为了应对这些难题@@，英飞凌@@针对@@TLI4971电流@@传感器@@@@进行了专门用于汽车应用的进一步开发@@。在@@新型@@TLE4972中@@，测量电流@@并不像@@TLI4971那样流经具有内部电流@@路径的@@IC封装@@；相反@@，传感器@@放置在@@@@PCB上或@@靠近带电线路的电源轨上@@，而且没有接触@@。
图@@1：TLE4972电流@@传感器@@@@的目标应用@@
TLE4972是无芯的@@...
功能更强大的电池系统允许在@@正常运行和@@发生短路时出现更高的峰值电流@@@@。如果电流@@传感器@@@@具有带有磁芯材料的磁通量集中@@器@@，则必须有相应的较大尺寸@@，否则@@，短路电流@@可能使其永久磁化@@，从而扭曲了系统的传输特性@@（图@@2）。由于@@TLE4972是无芯的@@，即使在@@短路导致过流的情况下@@，也不会发生磁芯饱和@@以及随后的剩磁效应@@。这支持实现高线性度@@，并避免了传输特性中@@的滞后现象@@。
图@@2：带有磁通量集中@@器的磁场传感器@@必须具有较大的尺寸@@，以避免因短路而导致的永久磁化和@@系统传输特性的失真@@。(图@@片@@来源@@：英飞凌@@)
...快速@@...
需要进行快速@@的过流和@@短路检测@@，特别是主电池开关@@。由于@@TLE4972有两个独立的开漏输出@@，具有可配置的触发阈值和@@可编程的噪声脉冲滤波器@@，因此@@可以满足要求@@@@。它们向微控制器或@@栅极驱动@@器等发出过流信号@@，过电流@@检测@@（OCD）开漏输出引脚的典型响应时间小于@@1μs。TLE4972具有从@@0Hz到至@@少@@120kHz的较宽频率范围@@，有助于实现快速@@过流检测@@，而没有软件引起的延迟@@。
差分模拟输出也提供了高带宽@@，因此@@可用于电动汽车@@中@@驱动@@电机的扭矩控制@@。
...精准@@...
由于@@采用差分测量方法@@，因此@@，由于@@相邻导体的电流@@流动等引起的多余的杂散场@@，不会对测量信号造成任何影响@@。芯片上的附加传感器@@还可以补偿温度和@@机械应力的影响@@。因此@@，在@@组件的整个使用寿命期间@@，准确@@性和@@稳定性得到了提高@@@@。产品数据表显示@@，在@@使用寿命内的温度测量误差小于@@2%。
用户可通过@@软件配置和@@整个系统的机械设计来扩展@@TLE4972的测量范围@@。
整体系统@@，即传感器@@加上@@PCB或@@电源轨上的电流@@导体@@，可以在@@组装后进行校准@@，从而补偿生产公差@@。通过@@Aout引脚在@@电源开启的情况下进行通信@@。
...安全@@...
英飞凌@@根据@@ISO 26262汽车工业功能安全@@国际标准@@开发@@TLE4972传感器@@。由于@@具有高度的自我诊断能力@@，该传感器@@符合@@ASIL B标准@@安全@@组件功能安全@@要求@@@@（SEooC）。
因此@@，特别推荐@@TLE4972用于需要满足高度功能安全@@的应用@@。开发人员可以向英飞凌@@索取相关文档资料@@。这些数据可用于轻松计算并快速@@证明整体系统@@的可靠性@@。
...以及灵活性@@
TLE4972以模拟形式输出测量值@@。输出可以配置为全差分@@、半差分或@@单端@@。对于@@单端输出模式@@，传感器@@从外部来源导入参考电压@@，例如连接的模拟@@/数字转换器@@（ADC）。在@@半差分模式下@@，它将内部@@Vref输出到一个引脚@@，与连接的@@ADC共享@@。这样可以抵消共模噪声@@，只要它在@@整个@@ADC转换时间内是恒定的@@。
在@@全差分模式下@@，TLE4972提供两个相位@@相反@@的输出信号@@。这种工作模式与具有差分输入的@@ADC结合在@@一起@@，可确保最好地抑制模拟传输路径上的共模噪声信号@@。在@@这方面@@，TLE4972是英飞凌@@可编程系统级芯片@@（PSoC）系列@@4、5和@@6的理想选择@@，因为它们具有带差分输入的@@12位@@ADC，并与传感器@@共享@@@@3.3V左右电源电压范围@@。
两种封装@@形式@@
TLE4972有两种封装@@形式@@@@：在@@TDSO-16封装@@中@@@@，适用于测量@@在@@普通多层板上流经轨道的高达约@@400 A电流@@。对于@@最高大约@@800 A的更高电流@@@@，英飞凌@@建议将之安装在@@特殊形状的铜轨上@@（图@@3和@@4）。
图@@3：安装在@@铜轨上方或@@下方@@，TLE4972适用于测量@@最高大约@@800A电流@@。(图@@片@@来源@@：英飞凌@@)
图@@4：TLE4972两个封装@@型款提供多种安装选项@@，适用于测量@@200 A至@@800 A电流@@。
对于@@400 A和@@2 kA之间电流@@测量@@，TSON-6封装@@TLE4972是理想的选择@@，它的尺寸为@@4.5 mm × 3.5 mm，可以垂直安装在@@电源导轨切口处@@。
原厂提供支持@@
英飞凌@@通过@@全新仿真工具支持使用@@TLE4972的开发项目@@，这款工具可通过@@英飞凌@@合作平台@@（Infineon’s Collaboration Platform）在@@线使用@@（需要激活@@）。此外@@，英飞凌@@还为各种测量范围提供了四块评测板@@。TLE4972 EVAL STD PCB（最高约@@200 A电流@@）、TLE4972 EVAL INLAY（最高约@@400 A电流@@）、TLE4972 EVAL LAT BAR（最高约@@580 A电流@@）和@@TLE4972 EVAL VER（最高约@@830 A电流@@）。
结论@@
TLE4972是用于高双向电流@@应用的无电位@@测量组件@@，它还能自主地发出过流信号@@，并符合@@ASIL B标准@@SEooC要求@@。这款传感器@@特别适用于电机控制@@。此外@@，它可以结合@@PSoC的模拟和@@数字功能@@，精妙地实现高压熔断器电子@@部件@@。
儒卓力汽车事业部@@（Automotive Business Unit）专业团队设想这款组件在@@众多目标应用中@@得到应用@@，包括测量牵引@@BLDC驱动@@、辅助驱动@@@@、电子@@涡轮@@(e-turbo)、集成启动器@@/发生器@@、皮带启动器@@/发生器@@，以及高压路径中@@的电子@@保险丝@@、电池管理系统@@（BMS）和@@电池或@@负载断路开关的电机相位@@电流@@@@。