金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 掌握方案利用电流信息来掌握光伏逆变器操作，或者检测互换输出或输出上的电流，以保护元件免受过流或故障事宜的影响。电流传感器有多种不同类型可供选择，每种技能都各有优缺陷。对付特定的运用，最适宜的电流传感器类型取决于多个成分，包括系统的功率等级、预期的精度和本钱。本文将磋商何种器件适宜在电动汽车充电器和光伏逆变器中检测电流。
电动汽车充电器中的电流检测
在电动汽车充电器中，电流传感器用于丈量输入互换电源、直流/直流转换器和输出电源等位置的电流，以确认充电器是否精确地将互换电运送到电动汽车的车载充电器系统，或者将直流电直接运送到电池。如今，400V 电池正在朝着 800V 乃至更高电压的方向发展，以实现更大功率和快速充电。
在 1 级和 2 级充电器中，充电器将互换电运送到电动汽车的车载充电器，车载充电器又会将输入的互换电转换为更得当的电压和电流电平，以便为电动汽车电池充电。在家用 1 级和 2 级充电器中，电流检测常日不须要非常高的精度，由于没有对用户进行计费。不过，电流信息利用户可以通过运用或充电器上的用户界面来大致理解电流和功耗情形。图 1 展示了停车场中的两个 2 级电动汽车充电器和两辆正在充电的电动汽车。
图 1：电动汽车充电器
在 3 级电动汽车充电器中，充电根本举动步伐会将互换电转换为直流电，以便直接向电池快速运送直流电，从而绕过传统的车载充电器并在充电站实现超快速电动汽车充电。电动汽车充电器和电池的功率容量提升有助于知足快速充电和增加续航里程的需求。电流检测可以帮助掌握充电过程，确保以最佳的办法安全地为电池充电，从而延长电动汽车和电池系统的利用寿命。
在 3 级充电器中，开关旗子暗记的频率为 50kHz 至 100kHz，因此须要至少 250kHz 的电流传感器，才能得到适当的丈量数据。其余，传播延迟也非常主要，由于电流传感器须要能够在旗子暗记切换时迅速地相应变革。德州仪器 (TI) 的 TMCS1123 等器件未经校定时，全体温度和寿命范围内的最大偏差为 ±1.75%，经由单点校准后，全体温度和寿命范围内的偏差降至 ±1.00%。
由于 TMCS1123 在电流信息方面具有高精度和高速率，这些精度和速率规格使系统工程师能够从隔离式直流/直流转换器中去除直流阻断电容器，从而帮助系统工程师在设计 3 级充电器时节省本钱。
光伏逆变器中的电流检测
在光伏逆变器系统中，电流传感器用于丈量多种配置中的电流，例如逆变器的互换和直流输入、直流/直流升压、直流/直流转换器和电网输出，从而帮助监测和掌握功率转换过程。住宅光伏逆变器中会对各个电源轨进行电流检测，个中电源轨的电压电平可能高达 1,000VDC，但光伏输入真个电压常日约为 500V 至 600VDC，而电网输入和输出则高达 400VAC。电流检测功能可以帮助优化光伏逆变器系统，确保电网输出上运送的功率水平和频率可靠且适当，使得所有负载都处于其安全事情区 (SOA) 内。
光伏逆变器中的开关旗子暗记与电动汽车充电器中的开关旗子暗记相似，频率介于 50kHz 至 100kHz 之间。此外，还可以将电流传感器用于诊断目的，例如监测太阳能电池板是否存在可能表明连接松动或电池板破坏的故障。TMCS1123 供应 ±1,100VDC 的增强型事情电压，非常适宜用于大多数串式逆变器。图 2 展示了几个单相串式逆变器中利用的电流和电压检测示例并以红框标出了相应电路部分。
图 2：光伏逆变器中范例逆变器的方框图
电流检测设计考虑成分
下面我们来理解为电动汽车充电系统和光伏逆变器系统选择电流传感器时的一些紧张考虑成分：
• 额定功率。电流传感器（无论是基于磁体、基于分流器还是其他技能）必须能够处理系统的事情电流和电压水平。设计职员必须根据系统的输入选择得当的技能，以确保电流可以在系统的全体寿命内不间断地流入系统。
• 精度。电流传感器必须足够精确，以供应预期的掌握和监测功能，确保系统能够在 SOA 内按预期运行。高精度有助于保持高效率水平，同时减少元件数量，以及因喧华的开关系统而可能注入电网的任何谐波。
• 带宽。在开关系统中，速率是一个主要参数。TMCS1123 供应 250kHz 的旗子暗记带宽和 600ns 的传播延迟，这为系统供应了足够的速率来进行适当的丈量。TI 还在开拓更多具有类似机器尺寸的高速器件。我们不雅观察到，在我们的器件中，随着带宽增加，传播延迟会减小。
• 本钱。在选择电流传感器时，必须权衡考虑传感器的本钱及其供应的上风。一体式封装的霍尔效应电流传感器常日限定为只能检测特定例模内的电流，而基于分流器的系统则更加灵巧，由于您可以根据系统参数来选择分流电阻值。
基于分流器的电流检测技能
在电动汽车充电系统、光伏逆变器系统以及其他须要电流检测的系统中，最常见的电流检测技能是霍尔效应电流传感器和基于分流器的电流传感器。
与霍尔效应电流传感器比较，基于分流器的电流传感器常日在全体电流范围内精度更高。利用稳定的放大器技能或模数转换器 (ADC) 和精密分流电阻器时，基于分流器的电流传感器可以在全体电流丈量范围、事情温度范围以及利用寿命内实现偏差不到 1% 的精度。基于分流器的办理方案可能非常大略，可以是一个运算放大器、一个专门设计的电流检测放大器（比如 TI 的 INA241A）、一个用于较高电压的隔离式放大器（比如 TI 的 AMCS1300B）或者具有数字输出的 Σ-Δ 调制器（比如 TI 的 AMCS1306）。这类放大器常日用于监测分流电阻器上的压降并供应比例电压输出。每种办理方案在事情电压、失落调电压、漂移、带宽和易用性方面均有所不同。与一体式封装的霍尔效应办理方案非常类似，基于分流器的传感器也属于存在电阻的侵入性技能，功耗也是整体设计中须要考虑的一个成分。
霍尔效应电流检测技能
一体式封装的霍尔效应电流传感器在高压系统中很受欢迎，由于它们供应了增强型隔离或双重隔离。不过，霍尔效应电流传感器会在全体温度和生命周期内发生漂移，这一点让它得到的评价不高。TI 将 TMCS1123 的漂移偏差大幅降落至 ±0.5%。该器件具有差分霍尔效应感应功能，能够显著减少磁场滋扰或串扰，并且还供应了过流检测、精密电压基准和传感器报警等其他功能；请参阅图 3。利用一体式封装办理方案时，电流利过引线框在封装内流动，这会带来引线框电阻和芯片散热限定，进而会限定器件能够处理的电流大小。TMCS1123 器件产品系列能够在 25°C 时丈量 75Arms 的电流。
图 3：TMCS1123 方框图
其他办理方案包括环境霍尔效应传感器或磁通门传感器（比如 TI 的 DRV401），这些传感器可能须要不同类型的磁芯、屏蔽或机器设计才能正常事情，而且制造或利用过程中的器件或电路板移动可能会导致位移偏差，进而有可能改变丈量精度。
高压运用中存在多个设计寻衅，使得系统更难设计且本钱更高。借助 TI 的产品系列和资源，您能够以适当的价格快速办理各种设计问题，从而使技能进步能够惠及大众，对我们的生活产生更大的影响。
