上海前灣科貿有限公司
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閱讀：20發(fā)布時間：2026-4-28
智能傳感器是智能化時代信息系統(tǒng)與外界環(huán)境交互的重要手段和感知信息的主要來源，也是決定未來信息技術產業(yè)發(fā)展的重要基礎。近年來國內不斷發(fā)布的利好政策為國產化替代提供了巨大市場機遇。電流傳感器是一種電流檢測裝置，可以檢測被測電流的信息，按比例換算成符合標準的電壓或電流信號，以滿足信息的傳遞、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
分流器
即高精度電阻，作為常見的電流檢測元件，具有精度高，線性度好以及溫度穩(wěn)定性高的優(yōu)點，常用于小電流直流應用，對于交流應用需要與線性光耦搭配使用。分流器由于直接串聯(lián)于電路當中，具有插入損耗與發(fā)熱問題，因此大電流應用常采用非插入型產品方案。對于 5G收發(fā)器、波束成形器和其他高速RF等一些更具體的應用，考慮帶寬和RF噪聲水平時，功率要求甚至更加嚴格。傳統(tǒng)的雙極（降壓 + LDO）解決方案廣泛用于RF應用中，由于輸出電流高，不僅體積大、效率低，還需要更高水平的散熱。隨著對輸出電流能力的要求不斷提高，使用單個降壓穩(wěn)壓器為高需求負載供電變得不劃算。而多相降壓穩(wěn)壓器因可擴展性和紋波交錯優(yōu)勢，電流傳輸性能出色，因此被廣泛用于該領域。但是，要達到快速瞬態(tài)響應和超低RF噪聲要求，多相降壓穩(wěn)壓器需要采用多個輸出電容和多級LC濾波器來為高速RF ASIC供電。
電流互感器
利用原副邊匝比不同來進行電流信號檢測，只能作為交流信號的檢測，具有成本低，精度高，結構簡單等優(yōu)點。
霍爾電流傳感器
霍爾效應是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖磁力作用引起的偏轉，這種偏轉導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的積聚，從而形成橫向電場，將該電場進行信號放大處理即轉換為滿足標準的輸出所需信號。因此利用霍爾效應可以實現(xiàn)非接觸式電流檢測，具有無插入損耗、隔離式、檢測精度高、結構電路簡單等優(yōu)點。決定電源性能的一個重要特性是其恢復時間。這是在發(fā)生負載瞬態(tài)時，輸出電壓恢復到穩(wěn)壓值所需的時間。每個電源的恢復速度都有限制，與控制環(huán)路帶寬相關?？刂骗h(huán)路帶寬更高，意味著電感電流在瞬態(tài)期間能夠更快地爬升/回落，以補償輸出電容的電荷變化，在更快時間內完成恢復過程。
開環(huán)電流傳感器：將原邊電流產生的電磁信號轉化為電壓信號，通過放大器輸出，有貼片式產品作為小電流檢測，也有模塊式作為大電流檢測。
閉環(huán)電流傳感器：在磁芯上饒副邊線圈，在原邊有電流流過時，副邊線路電流產生的補償磁通與原邊電流Ip產生的磁通大小相等，方向相反，使得磁芯中磁通總量為零?；魻柶骷洼o助電路產生的副邊補償電流準確反映了原邊電流的大小，原副邊電流大小為線圈匝比關系。傳感器或攝像頭會發(fā)射調制紅外光束，并測量從不同距離的不同表面接收到的光的相位差。該數(shù)據(jù)被轉換為距離，并為照明場景提供深度。ToF傳感器使用逐像素處理，這需要復雜的算法，但由于其廣泛的適用性，愈發(fā)受到物流、汽車和消費電子領域的親睞。通過在三個維度上進行掃描，ToF傳感器可以創(chuàng)建目標對象的 3D 圖像，閉環(huán)電流傳感器具有精度高、線性度好、磁失調小、動態(tài)性能好等優(yōu)點，成本相對較高，功率損耗大。
磁通門電流傳感器
與霍爾電流傳感器類似，都是通過檢測氣隙中磁通大小來檢測電流信號，只是氣隙中感應元件變?yōu)榇磐ㄩT探頭。
如下為幾種常用電流傳感器對比
磁阻電流傳感器
磁阻技術的發(fā)展，使得電流傳感器感應元件得到了進一步擴充，其中各向異性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)以及隧道磁阻(TMR)技術的發(fā)展使得電流傳感器實現(xiàn)更高精度、更好溫度穩(wěn)定性以及更高帶寬，目前成品主要為貼片式電流檢測產品。傳感器的操作非常簡單。它根據(jù)光子混合器設備（PMD）的原理進行檢測。ToF傳感器主要分為兩類：直接傳感器和間接傳感器。直接ToF傳感器的工作原理是通過發(fā)射光、收集反射信號，然后測量信號延遲[圖1]；接著，用光飛行時間來測量距離，從而實現(xiàn)場景的3D重建。
物質在一定磁場下電阻改變的現(xiàn)象，稱為“磁阻效應”，磁性金屬和合金材料一般都有這種磁電阻現(xiàn)象，通常情況下，物質的電阻率在磁場中僅產生輕微的減??；在某種條件下，電阻率減小的幅度相當大，比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻值約高10余倍，稱為“巨磁阻效應”（GMR）。傳感器可以在不影響圖像分辨率的情況下，擴大測量范圍，并在低成本、可靠和緊湊的封裝中提供全部數(shù)字細節(jié)，這為3D增強型攝影提供了優(yōu)化解決方案。的ToF傳感器功耗較低，對移動設備來說，是一個具有吸引力的選擇。此外，與結構光發(fā)射等技術相比，ToF傳感器對精確的機械對準的依賴程度較低。新型ToF傳感器允許使用更高的調制頻率，因此，顯著提高了精度。
隨著GMR效應研究的深入，TMR效應開始引起人們的重視。盡管金屬多層膜可以產生很高的GMR值，但強的反鐵磁耦合效應導致飽和場很高，磁場靈敏度很小，從而限制了GMR效應的實際應用。磁隧道結（MTJ s）中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合，只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向，從而實現(xiàn)隧穿電阻的巨大變化，故MTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度。同時，MTJs這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩(wěn)定。因此，MTJs無論是作為讀出磁頭、各類傳感器，還是作為磁隨機存儲器(MRAM)，都具有的優(yōu)點，其應用前景十分看好，引起世界各研究小組的高度重視。
精度計算
電流傳感器最核心的參數(shù)即電流檢測精度，電流精度主要考慮線性度、零點以及零點溫漂，閉環(huán)產品增加一個增益誤差。
開環(huán)產品精度計算：
XG = εL + εVoe + εTCVoe
閉環(huán)產品精度計算：
XG = εL + εG + εIoe + εTCIoe
通常規(guī)格書給出的為額定電流下所對應的精度，所有誤差的算法，其中分母為當前測試電流所對應的值，因此以線性誤差為例，額定電流100A的電流傳感器，其線性誤差為1%，在實際電流10A時，其線性誤差達到了10%（1%*100/10），同理零點誤差與零點漂移誤差也隨之增大。傳感器通過準確映射物體及其周圍環(huán)境，成為該場景中的主角。MR是大有前途的3D設計輔助技術，例如：室內設計師可以使用自己的手機繪制房間，并進行數(shù)字化家具布置。同樣，真實世界的物體也可以使用ToF傳感器攝像頭進行3D映射和數(shù)字化處理。市面上已經有了很多這類商用移動應用程序，但卻因攝像頭而無法實現(xiàn)逼真的映射效果，電流傳感器的小電流精度才是真正考驗傳感器的地方，因此為了滿足不同電流的精度需求，目前市面上有雙量程輸出的電流傳感器，以及霍爾電流傳感器與分流器組合方式，其中霍爾負責大電流，分流器負責小電流。磁阻技術的引入也增加了高精度需求的可選項。
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