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德州儀器（TI） 電氣化已為汽車(chē)動(dòng)力系統創(chuàng )造了一個(gè)新的范例——無(wú)論該設計是混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)還是電動(dòng)汽車(chē)(EV)，總有新的設計難題要解決。在這篇技術(shù)文章中，我想要強調高壓電流感應的一些主要挑戰，并分享其他資源來(lái)幫助和簡(jiǎn)化您的設計過(guò)程。 有關(guān)電流感應的介紹，請參閱我們的電子書(shū)“簡(jiǎn)化電流感應�！� 高電壓、高電流：(>200 A或更常見(jiàn)的1,000 A) 高電壓(≥400 V)全電動(dòng)系統旨在降低驅動(dòng)車(chē)輛的牽引系統的電流消耗。這需要隔離解決方案，以便“熱”高壓側能夠向“冷”側（連接到低壓≤5-V微控制器或其他電路）提供電流測量。由于I2R的功耗，當用分流電阻器測量時(shí)，高電流就會(huì )出現問(wèn)題。 如要在這些情況下使用分流器，意味著(zhù)你必須選擇低于100-μΩ的分流電阻器，但是這些電阻器往往比更為常見(jiàn)的毫歐級電阻器更大、更昂貴。另一種選擇是使用磁性解決方案，但這些磁性解決方案與基于分流器的解決方案相比精度更低，且具有更高的溫度偏移。如果克服了這些性能缺陷，則將極大地增加磁性解決方案的成本和復雜性。 利用這些設計資源了解更多信息： • “雙DRV425母線(xiàn)應用的設計注意事項�！� • “母線(xiàn)運行原理�！� 高電壓, 低電流(>400 V 和 <500 A) 此外，高電壓需要一個(gè)隔離解決方案。從電流的角度來(lái)看，只要低于100 A基本上就是基于分流器的解決方案。在100 A和500 A之間，選擇分流器還是磁性解決方案需要權衡成本、性能和解決方案尺寸。白皮書(shū)介紹了： • “在車(chē)載充電器和DC/DC轉換器中比較基于分流器和基于霍爾的電流感應解決方案�！� 48-V導軌上的精度測量，低電流(<100 A) 48-V導軌的主要設計挑戰是滿(mǎn)足您的要求所需的生存性電壓，其可能高達120 V。在一些48-V的電機系統中，需要高精度電流測量來(lái)使電機效率達到峰值。這些電機系統可能包含牽引逆變器、電動(dòng)助力轉向系統或帶啟動(dòng)發(fā)電機。在線(xiàn)測量可以顯示最精確的實(shí)際電機電流，但由于存在高速脈沖寬度調制（PWM）信號，因此也非常具有挑戰性，正如以下所述： • “帶增強PWM抑制的低漂移、高精度、在線(xiàn)電機電流測量�！� 對于非電機48-V系統，如DC/DC轉換器或電池管理系統（BMS），實(shí)現雙向DC電流測量比實(shí)現切換性能更為關(guān)鍵，正如以下所述： • “帶瞬態(tài)保護的高壓側雙向電流感應電路�！� 消除低側感應的高壓共模電壓要求 低壓側電流感應降低了一些放大器的要求：輸入端不需要經(jīng)受高壓，因為低壓側感應的共模是接地-0 V。 放大器的共模電壓范圍必須包括0 V，以便在低側測量。如果應用是電機低側相電流測量，則放大器必須具有很高的壓擺率，以調整打開(kāi)和關(guān)閉的開(kāi)關(guān)，正如以下所述： • “三相系統的低漂移、低側電流測量�！� 對于非電機應用，你的選擇取決于實(shí)現的精度要求。參閱： • “低側電流檢測電路集成�！� • “外部電流檢測放大器與用于電流感測的集成車(chē)載放大器�！� 測量BMS中的多段電流 高精度、多段電流測量（從毫安到1kA）是要在單個(gè)解決方案中解決的重大挑戰。磁性解決方案不能很好地測量低電流，因為它們的偏移等級較高和漂移較明顯。由于極低的差動(dòng)輸入電壓水平，基于分流器的測量需要非常低的偏移，以便能夠測量低于100-μΩ的子分流電阻器上的低電流。 例如，BMS可能想要測量±1,500 A。對于0-A輸出電壓和20增益的±2.5-V輸出擺幅的雙向測量中，最大輸入電壓為±125 mV。這導致分流電阻器的值≤ 83 μΩ。這個(gè)分流器在100mA時(shí)的電壓降只有8.3μV，這意味著(zhù)你需要一個(gè)具有極低偏移的放大器系統來(lái)測量這個(gè)電平。如果系統的偏移為1 μV，則此電平誤差為~16%。 如要了解更多，請閱讀： • “HEV和EV中用于BMS應用的基于分流器的電流感應解決方案�！� 電磁閥中的電流感應可實(shí)現更平穩的驅動(dòng) 許多汽車(chē)應用使用比例電磁閥，但在高壓電流感應方面，比例電磁閥主要用于自動(dòng)變速器。比例電磁閥可在換檔或運行液壓泵時(shí)提供平穩的駕駛體驗。電磁閥的驅動(dòng)能力主要取決于兩個(gè)因素：電磁閥驅動(dòng)和電磁閥位置感測。 高精度的電流測量能夠實(shí)現對電磁柱塞位置的精確閉環(huán)控制。 電磁閥應用中的電流傳感器遵循分流原理。脈沖寬度調制信號可用過(guò)毫歐分流器在電磁閥上流動(dòng)。此毫歐分流器集成在電流檢測放大器的內部或外部，具體取決于電流范圍。 有關(guān)電磁閥電流傳感器的更多詳細信息，請查看： • “汽車(chē)電磁閥中的電流感應動(dòng)力學(xué)�！� • “帶高精度電流傳感器參考設計的汽車(chē)比例電磁閥.” • “汽車(chē)比例電磁閥電流傳感器的參考設計�！� 電流感應是汽車(chē)設計中提高電氣化水平的的基礎元件，特別是在高壓系統中。盡管現代汽車(chē)對傳感器的要求比以往任何時(shí)候都要高，但我在本文中提供的鏈接資源可以幫助你設計一個(gè)性能強大且功率傳輸安全的動(dòng)力系統。 |
