前言

電流傳感器是工業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、能耗管理與安全保護(hù)的“感覺(jué)神經(jīng)”。它本質(zhì)上是一種檢測(cè)裝置，能將流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小，按比例轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量、處理的電壓或數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制。主流類型包括電阻分流器、電流互感器以及霍爾電流傳感器等。其中霍爾電流傳感器憑借高集成度、寬量程適配性成為中高端場(chǎng)景優(yōu)選。

一認(rèn)識(shí)NSM2012

NSM2012是納芯微推出的一款基于霍爾效應(yīng)原理的，融合創(chuàng)新隔離技術(shù)與信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)的集成式路徑電流傳感器。標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)覆蓋±10A、±20A、±30A量程，支持定制2.5A~65A多檔選項(xiàng)，可精準(zhǔn)測(cè)量交流/直流電流。

NSM2012采用高度集成化設(shè)計(jì)，將高壓電流路徑、高靈敏度霍爾感應(yīng)元件、高精度信號(hào)調(diào)理電路以及高達(dá)3000Vrms的電氣隔離屏障，全部集成于一顆標(biāo)準(zhǔn)的SOP-8封裝芯片之內(nèi)。其相比傳統(tǒng)分流電阻+隔離運(yùn)放方案，無(wú)需原邊供電，布局簡(jiǎn)潔；相比電流互感器，SOIC8封裝體積更小，能有效節(jié)省PCB面積。工程師無(wú)需單獨(dú)設(shè)計(jì)分流電阻網(wǎng)絡(luò)、磁芯結(jié)構(gòu)、隔離放大器和復(fù)雜的抗干擾電路，只需一顆NSM2012配合極少的旁路電容，即可構(gòu)成一個(gè)完整、高性能的電流檢測(cè)通道。

框圖

工作流程直觀高效：待測(cè)電流流經(jīng)芯片內(nèi)部集成的1.2mΩ超低阻抗初級(jí)導(dǎo)電路徑，產(chǎn)生的磁場(chǎng)被內(nèi)部高性能差分霍爾對(duì)感應(yīng)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；該信號(hào)經(jīng)芯片內(nèi)部的“Spin Current”（旋轉(zhuǎn)電流）零點(diǎn)漂移抑制技術(shù)、溫度補(bǔ)償算法、放大和濾波調(diào)理后，最終輸出與初級(jí)電流成精確比例的電壓信號(hào)，供主控MCU的ADC讀取。

主要參數(shù)

二核心優(yōu)勢(shì)，定義高性能測(cè)量

NSM2012的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)在以下幾個(gè)維度的卓越性能上，共同構(gòu)筑了其強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

第一，卓越的精度與穩(wěn)定性。NSM2012在-40℃至125℃的寬工溫范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)±1.5%至±3.5%的典型精度，且無(wú)需用戶二次編程或校準(zhǔn)。這得益于其內(nèi)部創(chuàng)新的“旋轉(zhuǎn)電流”激勵(lì)技術(shù)和先進(jìn)的溫度補(bǔ)償算法+工廠精度校準(zhǔn)，有效抑制了霍爾器件固有的零點(diǎn)漂移和靈敏度溫漂問(wèn)題，減少了系統(tǒng)校準(zhǔn)需求與維護(hù)成本。

第二，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與帶寬。對(duì)于變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)等需要快速控制的場(chǎng)景，電流測(cè)量的實(shí)時(shí)性至關(guān)重要。NSM2012提供400kHz的帶寬和僅1.5us的快速響應(yīng)時(shí)間，可精準(zhǔn)捕捉電流的瞬時(shí)變化。例如在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，能實(shí)時(shí)跟蹤電機(jī)相電流波動(dòng)，為先進(jìn)控制算法提供精準(zhǔn)電流反饋，實(shí)現(xiàn)更平滑的轉(zhuǎn)矩控制與更高定位精度。

第三，強(qiáng)大的抗干擾與魯棒性。NSM2012采用差分霍爾感應(yīng)設(shè)計(jì)，共模磁場(chǎng)抑制＞40dB，可有效抵御復(fù)雜環(huán)境中的電磁噪聲干擾。同時(shí)內(nèi)部集成了高達(dá)3000Vrms/1min的安全電氣隔離，爬電距離達(dá)4mm，并能承受高達(dá)4kA的雷擊浪涌電流，系統(tǒng)級(jí)ESD保護(hù)達(dá)到±8kV，確保了在惡劣環(huán)境下的生存能力。

第四，靈活的配置與易用性。NSM2012支持兩種輸出模式：

比例輸出（R版）：輸出電壓隨供電電壓VCC比例變化，理想情況下VCC變化1%，Vout同步變化1%，輸出公式為：Vout=SVCC×I+QVOVCC（SVCC為當(dāng)前供電電壓下的靈敏度，QVOVCC為零點(diǎn)電壓），適用于ADC電源與傳感器電源同源的系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了單電源供電；

• 偽差分固定輸出（F版本）：靈敏度不受VCC波動(dòng)影響，需通過(guò)差分ADC采集Vout與VREF的差值計(jì)算電流，輸出公式為：I=（Vout-VREF）/Sensitivity，適用于ADC與傳感器電源不同源的系統(tǒng)，需高精度電流測(cè)量且避免供電干擾的場(chǎng)景，該模式能為后端ADC提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)，顯著提升在復(fù)雜噪聲環(huán)境下的測(cè)量信噪比。

三廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景

NSM2012的優(yōu)良特性，使其在多個(gè)高速增長(zhǎng)的關(guān)鍵領(lǐng)域成為理想選擇。

在光伏逆變器和儲(chǔ)能系統(tǒng)中，NSM2012可用于精確檢測(cè)直流側(cè)和交流側(cè)的電流，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤、并網(wǎng)控制及絕緣檢測(cè)等，其高精度和高可靠性直接關(guān)乎系統(tǒng)的發(fā)電收益與安全。

在變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)和UPS電源領(lǐng)域，其對(duì)電機(jī)相電流的快速、準(zhǔn)確測(cè)量，是實(shí)現(xiàn)矢量控制、過(guò)流保護(hù)的基礎(chǔ)。同時(shí)SOIC8封裝特別適合對(duì)體積有嚴(yán)格要求的緊湊型驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。

在新能源汽車的車載充電機(jī)、DC-DC變換器和PTC加熱器中，NSM2012可提供車規(guī)級(jí)產(chǎn)品NSM2012-Q1，進(jìn)一步滿足車規(guī)級(jí)應(yīng)用對(duì)高隔離、高可靠性和寬溫度范圍的嚴(yán)苛要求，助力實(shí)現(xiàn)安全高效的能源轉(zhuǎn)換與熱管理。

此外，在服務(wù)器電源、充電樁模塊乃至無(wú)人機(jī)、高端家電等對(duì)效率和智能化要求日益提升的領(lǐng)域，NSM2012也能憑借其高性能優(yōu)勢(shì)找到用武之地。

封裝視圖

四

推陳出新——NSM201X-P

面對(duì)新能源汽車、高端工業(yè)等場(chǎng)景的新的發(fā)展需求，在基于NSM201x系列廣泛的應(yīng)用數(shù)據(jù)和成熟技術(shù)，以及對(duì)客戶系統(tǒng)需求的深入理解之上，納芯微對(duì)NSM201X系列進(jìn)行了推陳出新——推出了全新車規(guī)級(jí)NSM201x-P系列，進(jìn)一步優(yōu)化了產(chǎn)品性能表現(xiàn)，顯著降低了靈敏度誤差與漂移、零點(diǎn)誤差與漂移，同時(shí)大幅提升了EMC（電磁兼容性）抗干擾能力。

主要優(yōu)化表現(xiàn)

五

結(jié)語(yǔ)

NSM2012如同為高效能源世界量身打造的“精密尺子”和“安全衛(wèi)士”，它用芯片級(jí)的智慧，將復(fù)雜的電流感知任務(wù)化繁為簡(jiǎn)。在產(chǎn)業(yè)智能化與能源革命的浪潮下，像NSM2012這樣融合了高集成、高性能與高可靠的國(guó)產(chǎn)核心芯片，正在為千行百業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，奠定堅(jiān)實(shí)而智能的感知基石。