【導讀】隨著電動汽車逐漸成為人們日常生活的一部分，對能夠雙向測量交流電和直流電的傳感器的需求也在增長。它們要高效
、準確、緊湊，並且使用靈活。一款全新電流傳感器可以滿足所有這些要求。

隨著電動汽車逐漸成為人們日常生活的一部分
，對能夠雙向測量交流電和直流電的傳感器的需求也在增長。它們要高效
、準確
、緊湊，並且使用靈活。一款全新電流傳感器可以滿足所有這些要求。

越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)車(che)輛(liang)應(ying)用(yong)從(cong)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)

，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)具(ju)有(you)電(dian)動(dong)驅(qu)動(dong)的(de)車(che)輛(liang)上(shang)。同(tong)時(shi)，車(che)輛(liang)電(dian)池(chi)和(he)消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)的(de)功(gong)能(neng)也(ye)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)強(qiang)大(da)，這(zhe)導(dao)致(zhi)了(le)車(che)輛(liang)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)中(zhong)出(chu)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)。為(wei)了(le)應(ying)對(dui)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)
，業(ye)界(jie)提(ti)出(chu)了(le)其(qi)他(ta)標(biao)準(zhun)和(he)安(an)全(quan)規(gui)定(ding)，例(li)如(ru)與(yu)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)其(qi)他(ta)電(dian)壓(ya)層(ceng)電(dian)隔(ge)離(li)
，以(yi)及(ji)更(geng)高(gao)成(cheng)本(ben)的(de)保(bao)護(hu)接(jie)觸(chu)。大(da)電(dian)流(liu)導(dao)致(zhi)電(dian)纜(lan)和(he)任(ren)何(he)存(cun)在(zai)歐(ou)姆(mu)電(dian)阻(zu)之(zhi)組(zu)件(jian)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)更(geng)大(da)。因(yin)此(ci)，電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)能(neng)夠(gou)耗(hao)散(san)高(gao)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)的(de)超(chao)低(di)歐(ou)姆(mu)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)。然(ran)而(er)，它(ta)們(men)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)較(jiao)多(duo)的(de)材(cai)料(liao)、重量和成本。

為(wei)了(le)保(bao)護(hu)電(dian)池(chi)和(he)車(che)輛(liang)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)氣(qi)線(xian)路(lu)不(bu)受(shou)過(guo)載(zai)影(ying)響(xiang)
，必(bi)須(xu)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)，因(yin)為(wei)如(ru)果(guo)線(xian)束(shu)著(zhe)火(huo)
，可(ke)能(neng)很(hen)快(kuai)就(jiu)讓(rang)車(che)輛(liang)變(bian)成(cheng)廢(fei)品(pin)。這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)過(guo)去(qu)是(shi)由(you)保(bao)險(xian)絲(si)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。未(wei)來(lai)，在(zai)發(fa)生(sheng)過(guo)流(liu)或(huo)短(duan)路(lu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，關(guan)閉(bi)電(dian)源(yuan)將(jiang)是(shi)半(ban)導(dao)體(ti)開(kai)關(guan)的(de)工(gong)作(zuo)，前(qian)提(ti)是(shi)準(zhun)確(que)的(de)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)；此外，若要通過牽引變頻器來控製驅動運作，精準電流測量也是必需的。

用於電隔離的磁場傳感器

由於車輛中存在12V
、48V和(he)高(gao)壓(ya)等(deng)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)壓(ya)等(deng)級(ji)，對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)電(dian)壓(ya)等(deng)級(ji)之(zhi)間(jian)電(dian)隔(ge)離(li)需(xu)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)大(da)電(dian)流(liu)情(qing)況(kuang)下(xia)
，傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)
，並(bing)將(jiang)其(qi)作(zuo)為(wei)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)
，這(zhe)樣(yang)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)優(you)勢(shi)：與yu使shi用yong分fen流liu器qi的de基ji於yu電dian阻zu的de電dian流liu測ce量liang方fang法fa相xiang比bi，磁ci場chang傳chuan感gan器qi在zai提ti供gong電dian隔ge離li的de同tong時shi，還hai能neng顯xian著zhe降jiang低di功gong率lv損sun耗hao。這zhe些xie特te性xing對dui於yu高gao壓ya和he大da電dian流liu應ying用yong尤you為wei重zhong要yao，因yin為wei電dian隔ge離li確que保bao了le對dui接jie觸chu的de保bao護hu，而er低di功gong耗hao則ze保bao證zheng了le低di自zi熱re。

為了應對這些難題，英飛淩針對TLI4971電流傳感器進行了專門用於汽車應用的進一步開發。在新型TLE4972中
，測量電流並不像TLI4971那樣流經具有內部電流路徑的IC封裝
；相反
，傳感器放置在PCB上或靠近帶電線路的電源軌上，而且沒有接觸。

圖1：TLE4972電流傳感器的目標應用

TLE4972是無芯的...

功(gong)能(neng)更(geng)強(qiang)大(da)的(de)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)允(yun)許(xu)在(zai)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)和(he)發(fa)生(sheng)短(duan)路(lu)時(shi)出(chu)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)。如(ru)果(guo)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)帶(dai)有(you)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)的(de)磁(ci)通(tong)量(liang)集(ji)中(zhong)器(qi)，則(ze)必(bi)須(xu)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)較(jiao)大(da)尺(chi)寸(cun)，否(fou)則(ze)，短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)可(ke)能(neng)使(shi)其(qi)永(yong)久(jiu)磁(ci)化(hua)

，從(cong)而(er)扭(niu)曲(qu)了(le)係(xi)統(tong)的(de)傳(chuan)輸(shu)特(te)性(xing)（圖2）。由於TLE4972是shi無wu芯xin的de
，即ji使shi在zai短duan路lu導dao致zhi過guo流liu的de情qing況kuang下xia，也ye不bu會hui發fa生sheng磁ci芯xin飽bao和he以yi及ji隨sui後hou的de剩sheng磁ci效xiao應ying。這zhe支zhi持chi實shi現xian高gao線xian性xing度du，並bing避bi免mian了le傳chuan輸shu特te性xing中zhong的de滯zhi後hou現xian象xiang。

圖2：帶有磁通量集中器的磁場傳感器必須具有較大的尺寸，以避免因短路而導致的永久磁化和係統傳輸特性的失真。(圖片來源：英飛淩)

...快速...

需要進行快速的過流和短路檢測，特別是主電池開關。由於TLE4972有(you)兩(liang)個(ge)獨(du)立(li)的(de)開(kai)漏(lou)輸(shu)出(chu)，具(ju)有(you)可(ke)配(pei)置(zhi)的(de)觸(chu)發(fa)閾(yu)值(zhi)和(he)可(ke)編(bian)程(cheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)脈(mai)衝(chong)濾(lv)波(bo)器(qi)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)。它(ta)們(men)向(xiang)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)或(huo)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)等(deng)發(fa)出(chu)過(guo)流(liu)信(xin)號(hao)

，過(guo)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)（OCD）開漏輸出引腳的典型響應時間小於1μs。TLE4972具有從0Hz到至少120kHz的較寬頻率範圍
，有助於實現快速過流檢測，而沒有軟件引起的延遲。

差分模擬輸出也提供了高帶寬

，因此可用於電動汽車中驅動電機的扭矩控製。

...精準...

由(you)於(yu)采(cai)用(yong)差(cha)分(fen)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)，因(yin)此(ci)，由(you)於(yu)相(xiang)鄰(lin)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)等(deng)引(yin)起(qi)的(de)多(duo)餘(yu)的(de)雜(za)散(san)場(chang)，不(bu)會(hui)對(dui)測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)造(zao)成(cheng)任(ren)何(he)影(ying)響(xiang)。芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)附(fu)加(jia)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)以(yi)補(bu)償(chang)溫(wen)度(du)和(he)機(ji)械(xie)應(ying)力(li)的(de)影(ying)響(xiang)。因(yin)此(ci)

，在(zai)組(zu)件(jian)的(de)整(zheng)個(ge)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)期(qi)間(jian)
，準(zhun)確(que)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)得(de)到(dao)了(le)提(ti)高(gao)。產(chan)品(pin)數(shu)據(ju)表(biao)顯(xian)示(shi)，在(zai)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)內(nei)的(de)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)小(xiao)於(yu)2%。

用戶可通過軟件配置和整個係統的機械設計來擴展TLE4972的測量範圍。

整體係統，即傳感器加上PCB或電源軌上的電流導體
，可以在組裝後進行校準，從而補償生產公差。通過Aout引腳在電源開啟的情況下進行通信。

...安全...

英飛淩根據ISO 26262汽車工業功能安全國際標準開發TLE4972傳感器。由於具有高度的自我診斷能力，該傳感器符合ASIL B標準安全組件功能安全要求（SEooC）。

因此，特別推薦TLE4972yongyuxuyaomanzugaodugongnenganquandeyingyong。kaifarenyuankeyixiangyingfeilingsuoquxiangguanwendangziliao。zhexieshujukeyongyuqingsongjisuanbingkuaisuzhengmingzhengtixitongdekekaoxing。

...以及靈活性

TLE4972以模擬形式輸出測量值。輸出可以配置為全差分
、半差分或單端。對於單端輸出模式，傳感器從外部來源導入參考電壓，例如連接的模擬/數字轉換器（ADC）。在半差分模式下，它將內部Vref輸出到一個引腳，與連接的ADC共享。這樣可以抵消共模噪聲
，隻要它在整個ADC轉換時間內是恒定的。

在全差分模式下，TLE4972提供兩個相位相反的輸出信號。這種工作模式與具有差分輸入的ADC結合在一起，可確保最好地抑製模擬傳輸路徑上的共模噪聲信號。在這方麵，TLE4972是英飛淩可編程係統級芯片（PSoC）係列4
、5和6的理想選擇，因為它們具有帶差分輸入的12位ADC
，並與傳感器共享3.3V左右電源電壓範圍。

兩種封裝形式

TLE4972有兩種封裝形式：在TDSO-16封裝中，適用於測量在普通多層板上流經軌道的高達約400 A電流。對於最高大約800 A的更高電流，英飛淩建議將之安裝在特殊形狀的銅軌上（圖3和4）。

圖3：安裝在銅軌上方或下方，TLE4972適用於測量最高大約800A電流。(圖片來源：英飛淩)

圖4：TLE4972兩個封裝型款提供多種安裝選項，適用於測量200 A至800 A電流。

對於400 A和2 kA之間電流測量
，TSON-6封裝TLE4972是理想的選擇
，它的尺寸為4.5 mm × 3.5 mm，可以垂直安裝在電源導軌切口處。

原廠提供支持

英飛淩通過全新仿真工具支持使用TLE4972的開發項目，這款工具可通過英飛淩合作平台（Infineon’s Collaboration Platform）在線使用（需要激活）。此外，英飛淩還為各種測量範圍提供了四塊評測板。TLE4972 EVAL STD PCB（最高約200 A電流）、TLE4972 EVAL INLAY（最高約400 A電流）、TLE4972 EVAL LAT BAR（最高約580 A電流）和TLE4972 EVAL VER（最高約830 A電流）。

結論

TLE4972是用於高雙向電流應用的無電位測量組件


，它還能自主地發出過流信號，並符合ASIL B標準SEooC要求。這款傳感器特別適用於電機控製。此外，它可以結合PSoC的模擬和數字功能，精妙地實現高壓熔斷器電子部件。

儒卓力汽車事業部（Automotive Business Unit）專業團隊設想這款組件在眾多目標應用中得到應用
，包括測量牽引BLDC驅動、輔助驅動、電子渦輪(e-turbo)
、集成啟動器/發生器、皮帶啟動器/發生器
，以及高壓路徑中的電子保險絲、電池管理係統（BMS）和電池或負載斷路開關的電機相位電流。

（來源：儒卓力公司，作者：儒卓力公司汽車事業部產品銷售經理Ralf Hickl）

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