【導讀】在所有描述世界日益電氣化的流行語中，有一個詞十分亮眼：電流檢測。如果電流檢測技術不可靠、不準確且難以用於設計
，那麼在太陽能電池陣列、電動汽車 (EV) 充電站或機器人領域令人耳熟能詳的創新幾乎都不可能實現。

在所有描述世界日益電氣化的流行語中，有一個詞十分亮眼：電流檢測。如果電流檢測技術不可靠、不準確且難以用於設計，那麼在太陽能電池陣列
、電動汽車 (EV) 充電站或機器人領域令人耳熟能詳的創新幾乎都不可能實現。

本文將介紹隨著電氣化應用發展而出現的四大設計趨勢，以及用於提高係統電壓、增強係統保護
、實shi現xian遙yao測ce監jian測ce和he縮suo減jian外wai形xing尺chi寸cun的de電dian流liu檢jian測ce技ji術shu。總zong的de來lai說shuo，電dian流liu傳chuan感gan器qi監jian測ce電dian氣qi係xi統tong中zhong的de一yi項xiang重zhong要yao參can數shu，即ji電dian流liu
，這zhe能neng夠gou使shi係xi統tong在zai安an全quan範fan圍wei內nei盡jin可ke能neng高gao效xiao地di運yun行xing。

通過電流檢測支持更高的係統電壓

suizheduixiaolvdeyaoqiuyujiayange，xitongdianyayesuizhizengjia，congeryouzhuyutigaoxiaolv。genjuoumudinglv
，zaijiaogaodexitongdianyaxia
，ketongguojiangdifuzaidedianliulaidedaodengliangdegonglv

，zheyouzhuyujianshaoxitongzhongde I2R 損耗。電壓愈高

，係統可以愈發高效地傳輸大功率，原因是電流範圍更小
，交流/直流或直流/直流功率變換器等級產生的熱量更少。

圖 1 所示的電動汽車充電器正在將電源從電網中斷開，其電壓電平可能為 120VAC、240VAC、230VAC（單相）或 400VAC（三相）。典型的電動汽車充電器將電網的交流電輸送到電動汽車車載充電器
，後者將交流電轉換為直流電，並為電池充電。

在直流快速充電器中
，交流電從電網傳輸至電動汽車充電器，在充電器內從交流轉換為直流
，並向電池提供高達 920VDC 電壓，從而加快充電速度。提升到更高的電壓電平，並保持相似的電流電平，可以向電池直接傳輸更多功率
，從而更快、更高效地充電。

圖 1：電動汽車充電器

dianliuchuanganqiyouzhuyutigaodiandongqichechongdianqidexitongxiaolv，bingkezaizhenggexitongdeduogeweizhishiyong。zhexiechuanganqikeyongyujiaoliuxianlushurulaijiancedianliu，congertiaojiejinruxitongqianduandewugonggonglv。lingyifangmian
，zaixitonggonglvyinshukongzhihuanluhedierzhiliu/直流級後的正節點或負節點上
，此配置可用於監測故障。

還可以在第一直流/直流級和第二直流/直流級之間的某個位置

，使用差分放大器的電流檢測實現磁通平衡。此外，有必要使用 AMCS1100 或 TMCS1100 等隔離式電流傳感器，為係統和操作電動汽車充電器的人員提供保護。

增強係統保護

dianqihuahaitigaoleduixitongbaohudexuqiu，congerquebaoxitongduianquangongzuoquwaideshijianzuochuxunsuxiangying，bimiansunhuaibandaotiheqitaminganqijian。zaidaduoshuxitongzhong，mouzhongxingshidexitongbaohukequebaoxitonganyuqiyunxing。liru，ruguotu 2 所示的機器人拾取了一個異常沉重的物品，則電機會出現明顯的電流尖峰。

圖 2：工業機器人

電dian流liu尖jian峰feng可ke能neng意yi味wei著zhe負fu載zai超chao出chu機ji器qi人ren的de能neng力li範fan圍wei，可ke能neng會hui損sun壞huai係xi統tong或huo物wu理li機ji械xie臂bi內nei的de器qi件jian。具ju有you集ji成cheng式shi比bi較jiao器qi的de電dian流liu檢jian測ce器qi件jian會hui檢jian測ce到dao可ke能neng超chao出chu係xi統tong安an全quan工gong作zuo區qu的de峰feng值zhi電dian流liu湧yong入ru電dian機ji。具ju有you集ji成cheng式shi過guo流liu比bi較jiao器qi的de INA301 可做出快速響應（低於 1µS）並設置警報，這可能導致係統停機。這與負載點測量類似，其中基於分流器的傳感器（如 INA228 和 INA226 超精密雙向電流檢測放大器）可以監測通過特定節點的電流和電壓電平，從而確保節點保持在其安全工作區內。

實現遙測監測

隨著應用的電氣化程度提高
，對監控的要求也更為嚴格，以便跟蹤能耗等級和改善預測性維護。

為預測性維護進行監測或遙測監測的一個示例是，對機架式服務器係統中冷卻風扇的電流和電壓電平進行數據記錄。INA232 dengqijianyongyuduifengshandegonghaojinxingshujujilu。tongguoshujujilu，xitongnenggouxiangjishurenyuanfachujingbao
，zhishifengshankenengyunxingbuwendinghuoshiyongshoumingjijiangjieshu。

數字功率監測器是適合此類用例的一種器件，因為它同時接收總線電壓和電流信息。數字功率監測器 IC 通過板載運算來計算功率、電荷和能量，並通過 I2C 或串行外設接口傳輸這些信息（以及總線電壓和電流數據）。片上運算可以減少 CPU 或微控製器上的進程，因此處理資源可用於更有效地處理其他任務。這點對於具有任務密集型 CPU 或微處理器的係統尤為重要。

縮減外形尺寸

隨(sui)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)應(ying)用(yong)包(bao)括(kuo)的(de)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)
，或(huo)需(xu)要(yao)安(an)裝(zhuang)在(zai)更(geng)小(xiao)的(de)空(kong)間(jian)中(zhong)
，人(ren)們(men)更(geng)需(xu)要(yao)縮(suo)減(jian)元(yuan)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)或(huo)增(zeng)加(jia)每(mei)個(ge)單(dan)元(yuan)的(de)功(gong)能(neng)數(shu)量(liang)

，從(cong)而(er)幫(bang)助(zhu)減(jian)小(xiao)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)麵(mian)積(ji)。許(xu)多(duo)係(xi)統(tong)（如智能手機和機器人係統）都受到尺寸限製，需要不斷縮小尺寸和增加功能數量。

jiaoxiaodedianliujianceqijiankerangshejirenyuanjiaqiangduizhenggexitongdejiance，huojianxiaoxitongdezhengtichicun。zheliangzhongqingkuangdoujuyouyidingyoushi，jutiqujueyuzhengtixitongcanshu。jianxiaojichengdianlu (IC) 的尺寸或增加每個單元的功能數量都會增加功能密度
，從而實現強大的個人電子產品、車載充電器和小型協作機器人電機驅動係統。

利用超小型 IC 或功能豐富的芯片可為實現更小的係統奠定基礎。例如，Wafer-Chip Scale Package (WCSP) 等芯片封裝選項或具有集成式分流器的 INA253 支持設計人員在不影響性能或功能的情況下縮減其係統的尺寸。

結語

通過更好地了解上述趨勢以及有助於實現這些趨勢的 IC，您可以應對特定的高壓設計挑戰，並通過監測電流測量值來確保係統在安全工作區內運行，從而實現可靠性和安全性。

其他資源

閱讀應用手冊“直流電動汽車充電應用中的電流檢測設計注意事項”，了解有關電流檢測設計的更多信息。

閱讀應用簡報“協作式和工業機械臂中的電流檢測”。

閱讀模擬設計期刊文章“係統遙測：定義、作用和應用”

關於德州儀器(TI)

德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司
，致力於設計、製造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片
，用於工業、汽車、個人電子產品
、通(tong)信(xin)設(she)備(bei)和(he)企(qi)業(ye)係(xi)統(tong)等(deng)市(shi)場(chang)。我(wo)們(men)致(zhi)力(li)於(yu)通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)讓(rang)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)更(geng)經(jing)濟(ji)實(shi)用(yong)，創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)更(geng)美(mei)好(hao)的(de)世(shi)界(jie)。如(ru)今(jin)，每(mei)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)都(dou)建(jian)立(li)在(zai)上(shang)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)的(de)基(ji)礎(chu)之(zhi)上(shang)，使(shi)我(wo)們(men)的(de)技(ji)術(shu)變(bian)得(de)更(geng)小(xiao)巧(qiao)、更快速、更可靠
、更實惠
，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。

（來源： 德州儀器）

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