如今的汽車——不僅是混合動力和電動汽車，還有那些完全使用汽油或柴油的汽車——越來越依賴電子設備。在這些汽車系統中，電流監測是確保長期性能和可靠性的關鍵。電流檢測是必不可少的適當的電機控制和電池監測。復雜和高度敏感的系統，如自動駕駛汽車，需要非常準確的檢測反饋，以確保必要的功能和安全。

對于電力傳動系統，一切都圍繞著電氣測試。關鍵參數與電力電子有關：開關頻率、電壓和電流、感應和反電動勢（EMF）、電池容量和放電速度、逆變器和變換器的熱管理以及功率再生的調節。其他參數包括發動機/發電機的相位角和薄板幾何形狀、磁鐵位置和流線。

電機控制系統要求精確測量電機繞組電流。直接測量是最精確的測量方法，但是脈沖調制（PWM）信號的高振蕩給實現帶來了挑戰。PWM抑制技術可以在不犧牲測量精度的前提下提高發動機效率，降低最小占空比。

汽車傳感

電流測量在各種應用中提供信息。例如，在低功耗消費類電子產品中，除了在過流保護電路中啟用關鍵的安全相關決策外，還可以監視電源電流以了解對電池壽命的影響。

有效的電流感應對汽車控制系統是必不可少的，如電力轉向、自動換檔、傳動控制、發動機燃油噴射控制和主動懸架。所有這些功能都需要使用有源和反饋傳感器進行精確的電流調節來實現自動控制。對于自動化控制應用，測量電流意味著知道電機的速度和方向。

與電源模塊的接口允許控制模塊調節電機中的電流。電機電流通常由h橋電路提供調制幅度電壓（PWM）來控制（圖1）。因此，轉矩是通過計算產生的紋波電流的平均值來確定的。

圖1:h橋電路決定電機的方向和速度

電機控制電路中的電流測量主要有兩個原因：故障保護和為電機控制算法提供輸入。過流保護電路用于檢測可能指示系統故障的超量程操作條件。該電路可以識別失速情況或電機故障，并允許系統采取行動，以防止潛在的損害。

在線電流傳感提供了更快的響應速度和更高的精度，從而提高了發動機控制系統的效率。它再現了不需要進一步處理的相電流的連續比例信號。然而，PWM共模信號對電流傳感放大器提出了挑戰。因此，為了使發動機控制系統的性能最大化，需要選擇一個電流傳感放大器，使PWM信號的影響最小化。

電流測量

電動開關無刷直流電機（BLDCs）的拓撲結構提供了四種汽車運行模式來監測電流：高側直流鏈路檢測、低側直流鏈路檢測、低側相位檢測和在線相位檢測（圖2）。

圖2：無刷直流電機電流測量

低側相位檢測使得確定電機的相電流更容易，但不是一種精確的方法。它可能會引入與相電流相關的錯誤。低側相位檢測還引入了與系統接地有關的電機質量變化。由于敏感元件的位置，與高、低側直流鏈路保護相比，故障檢測受到限制。

通過驅動器的電流的拓撲結構要求使用具有高響應速度的放大器來響應在每個部分監視的電流的動態行為。在許多情況下，只有兩個階段被測量，第三階段在控制器中計算。

主要的挑戰是共模電壓是PWM信號，如果不啟用適當的PWM抑制電路，就會導致輸出信號中斷。這就對電流傳感放大器提出了更高的要求，它必須具有良好的直流和交流共模抑制比（CMRR）以及高的直流精度（低輸入偏置電壓）。有些裝置測量流向一個方向的電流，雙向放大器通過感應電阻測量兩個方向的電流。

電流敏感放大器

MAX40056是一個高精度、高電壓、雙向放大器PWM應用，如伺服電機控制和電磁操作。MAX40056具有PWM抑制電路，是電機控制中高壓電流傳感的一種有效的新解決方案。工程師可以通過降低發動機低速運行時的振動來提高性能，從而改進控制算法。

圖3:MAX40056的框圖

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