通过精密电流检测优化系统性能

由于其至关重要的性质，电源在电子产品中无处不在，因为在能量通过电路之前什么都不会发生。功率密度、能源效率和可靠运行都是现代电子产品中需要考虑的关键因素。这些问题以及解决方案尺寸和系统热管理等重要相关方面，促使开发人员在许多领域提高电源系统性能。

人们非常关注核心技术、下一代电源拓扑、先进的软件定义电子技术以及宽带隙半导体等先进材料的开发。从使用人工智能到电源转换和管理，为了更准确地驱动各种应用中的电源开关，设计人员正在创建突破理论上可能的电源系统。

没有反馈就没有精度

工程学的一个美妙之处在于，任何给定的问题都有多种解决方案，有时它可能不是最新的最闪亮的技术。在电力系统性能方面，改善运行的一个经常被忽视的方法是更好的性能监控。没有反馈就没有精度，您对电路性能了解得越多，就越能优化它。

改进系统监督的最大优势之一是它利用了系统中的所有内容，因为它与技术无关。您可以在最新的电路设计中拥有最好的半导体，由最先进的软件驱动，改进的性能测量将为您提供更好的性能。更多地了解任何给定电路的性能并没有什么坏处。您拥有的信息越准确，您的系统就越精确。

在高性能计算系统中，电源是基础设施的关键部分。监视电源的方式可以优化性能、管理处理器工作负载，并且通常使系统更具成本效益。测量流入系统的电流可以告诉您它是否以最佳水平运行，以及是否可以将更多计算或工作负载加载到处理器上。此外，精确的电流检测提高了盈利能力，因为您可以根据实际使用的计算能力更准确地向客户计费。

电流检测

电流检测是获得精确性能反馈的重要方法，通过测量系统内的功率流来深入了解系统的运行方式。实现开关频率的动态控制以最大限度地降低损耗、准确快速的电流测量也是降低零电流和零电压开关系统损耗的关键。

AMR 技术

各向异性磁阻 （AMR） 隔离电流传感器（如 ACIENNA 的传感器）在小型封装中提供高精度和带宽，是嵌入式设备。基于 AMR 的电流传感器由 NiFe 薄膜制成，对磁场具有非常高的灵敏度和高带宽响应，性能优于检测电阻器、霍尔效应器件和电流互感器。

与传统方法相比，基于AMR的传感器的结构非常适合需要隔离的应用。例如，分流电阻可以测量其两端的压降，但本质上不是隔离的。添加隔离需要额外的组件，从而增加成本、解决方案大小和相关开发问题。隔离在电子系统中非常重要，特别是在需要高精度和精密度的应用中，因为电路中的噪声和干扰量直接影响性能。

使用电流互感器会导致解决方案占用空间庞大，并且在紧凑设计中，变压器的重量可能是一个问题。此外，变压器仅在交流电路中工作，并具有饱和效应，其中变压器的线性度受到干扰，导致磁芯削波和温度升高。您可以将霍尔效应传感器放入并用它来测量通过导线的电流，但它容易受到外部磁场的影响，并且会受到温度和应力的影响，这可能会改变输出。电源设计中使用的传感器类型会影响其最终配置的成本、尺寸和有效性。

ACEINNA的AMR技术是一种紧凑的单芯片解决方案，使用绝缘基板，具有4.8KV隔离，与分流电阻器相比，除了去耦电容器外，不需要额外的元件。与变压器相比，除了尺寸优势之外，AMR技术还可以响应直流和交流双向电流。与基于霍尔效应的解决方案相比，AMR 技术提供 1.5 兆赫兹的带宽、更低的偏移和噪声，从而实现更高的精度和更低的相移。

工作

原理 ACIENNA 传感器有四个引脚，用于接收电流，在同一侧，另外四个引脚提供输出。当电流流过引线框架时，它会流过 U 形弯头。当电流流过引线框架中的弯头时，会产生一个要测量的磁场。当电流反转时，它有一个反转场。器件中的两个独立的AMR电流传感器从两个电流方向测量磁场，这也抵消了任何外部磁场和偏移。

AMR传感器的双传感器配置使其仅对硅中的水平场敏感，能够忽略垂直于电流的外部场。对于霍尔效应传感器，它们还可以感测垂直于硅的场。基于 AMR 的传感器对杂散磁场的抵抗力为开发人员在系统设计和元件放置方面提供了更大的灵活性。

除了高精度和带宽外，ACIENNA AMR传感器的双传感器结构，其材料和高集成度也提供了快速的输出阶跃响应，这是传感器对磁场变化做出快速反应的能力。这种速度和精度的结合成功地减少了信号中的相位差以及缓慢和不准确的测量可能产生的误差。

AMR 传感器特性

电源也是我们数据基础设施的重要组成部分，尤其是在服务器和电信电源等应用中。在这些系统中以及任何其他系统中，前端 AC-DC PFC 转换器为 DC-DC 总线和负载点转换器供电，AMR 传感器是系统性能反馈的最佳选择。没有反馈就没有准确性，确切地了解系统的性能使您能够正确管理它。

ACIENNA的MCx1101系列±5A、±20A和±50A电流传感器，用于工业和电源应用，例如，集成双向电流传感器，（在±20A时）典型精度为±0.6 perent，在整个温度范围内的失调为±60mA，或FSR（最大值）的±0.3%。这种精度水平可以在任何给定系统中进行精确调整，以尽可能最大限度地提高性能。

基于AMR的集成单芯片解决方案还具有降低的失调电压，即实际输出与指定值之间的差异，这会影响测量精度。该传感器的AMR技术和高集成度可降低噪声，从而影响任何设备的精度。高水平的精度可以更好地优化给定处理器的使用方式，特别是在基于 AI 和基于云的应用程序中，为性能监控提供功率跟踪。

应用程序优势

了解每个服务器在系统中使用的能量有助于确定系统中是否仍有空间进行更多的数字处理，或者它是否已经处于限制状态。了解您的电源消耗方式还可以让您根据使用的处理器时间或处理能力向客户收费。

许多其他应用都可以从AMR电流检测中受益，特别是那些使用电机驱动器和逆变器的应用。逆变器和电机驱动器在操作上相似，所服务负载的性质不同，因此它们也可以同样受益于更好的电流监控。不间断电源 （UPS） 还可以从前置 AC-DC 转换器到最后级 DC-AC 逆变器，以及电池管理电路和 UPS 连接到电网的位置的每个子系统中受益。

输出侧的AMR电流传感器使逆变器或UPS系统能够合成正弦波以连接到电网。在功率因数校正（PFC）方面，在图腾柱PFC拓扑结构中，AMR传感器可以测量电流，以实现更好的控制和保护。

在电池管理中，它是关于充电和放电电流管理。此外，家用电器，尤其是带电机的家用电器，如冰箱和洗碗机，也可以从中受益。

适当的电源管理

在电力、电机控制、逆变器、UPS和电动汽车等应用中，AMR传感器通常是监控解决方案提高性能的最佳选择。这些动态应用需要快速、坚固和准确的功率测量，而AMR传感器的结构和材料提供了固有的高灵敏度、快速响应和宽带宽。这些属性、隔离度、精度和性能使基于 AMR 的电流检测解决方案成为下一代系统中高级电源管理的最佳选择。

审核编辑：郭婷