LEM HAH1電流傳感器

　　LEM對Danfoss DCM模塊的HAH1電流傳感器的定制設(shè)計是高功率汽車應(yīng)用中DC，AC或脈沖電流電子測量的一系列單相產(chǎn)品的一部分。 HAH1具有出色的精度，非常好的線性和低熱偏移。

　　HAH1的自定義版本的設(shè)計目的是地減少占地面積，并使用Press-Fit Pins和集成的螺母簡化了控制器板的組裝過程，以便于訓(xùn)練有車。

　　圖2：HAH1原型特征

　　個傳感器原型是用于用于在評估平臺中易于使用的AC末端連接的。對于串聯(lián)生產(chǎn)，可以考慮使用焊接的AC末端的變體。

　　增強的應(yīng)用程序套件

　　先前引入了DCM1000應(yīng)用程序套件，包括參考門驅(qū)動器，適合直接液體冷卻的合適的散熱器和DC CAP庫[3,4]。通過集成定制的LEM電流傳感器，開發(fā)了應(yīng)用程序套件的增強版本，以證明開發(fā)的當(dāng)前傳感解決方案的好處。電路還通過第二代低電感直流帽庫進行了更新。

　　該套件包含所有必要的功能，以作為雙脈沖和逆變器級測試的演示器運行。

　　圖3：增強的DCM1000應(yīng)用程序套件包含定制LEM HAH1電流傳感器圖3：增強的DCM1000應(yīng)用程序套件包含定制LEM HAH1電流傳感器當(dāng)前傳感器的信號引腳直接壓入柵極驅(qū)動器PCB中，這大大簡化了互連并消除了昂貴且不可靠的電纜連接。

　　在我們的參考設(shè)計中，電流傳感器由每個模塊的高層門驅(qū)動器通道提供動力。 HAH1傳感器的輸出電壓用絕緣的Δ?-ADC轉(zhuǎn)換在柵極驅(qū)動器板上，并將數(shù)字bitstream發(fā)送到通用的3相逆變器控制板連接器。其他沒有其他信號絕緣的實現(xiàn)也可能取決于控制卡體系結(jié)構(gòu)。

　　機械方面

　　該傳感器的外殼設(shè)計用于在Power Converter系列生產(chǎn)中易于實現(xiàn)。諸如按壓擬合引導(dǎo)銷，擬合式反擊元件和用于螺釘反扭矩的底釘之類的功能允許無縫組裝功率堆棧。

　　與非電流感應(yīng)版本相比，DCM模塊的AC末端僅擴展了8mm，以適合HAH1傳感器。將當(dāng)前傳感器合并到模塊附近，可以實現(xiàn)非常緊湊的逆變器設(shè)計。

　　圖4：自定義HAH1傳感器的后側(cè)3D視圖

　　功率密度

　　表1顯示了兩個電壓類別可用的應(yīng)用程序套件的機械和電氣規(guī)格。組件及其幾何形狀經(jīng)過特殊優(yōu)化，并設(shè)計為具有高功率密度，化寄生型電感的插頭和播放SIC就緒的解決方案，并在連續(xù)的高頻操作過程中證明了高熱性能。

　　表中所述的功率密度是指DC鏈接電壓的EV驅(qū)動周期和650ARMS的電流的真實測試數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測連接溫度并保持在TJMAX以下，并保持在TJMAX以下，并具有足夠的安全余量。

　　測試硬件

　　在Phaseleg測試儀配置中測試了增強的DCM1000應(yīng)用程序套件，在該配置中，兩個外相通過電感器連接到內(nèi)部相位，即所測試的設(shè)備。

　　測試已使用以下電氣參數(shù)：f_sw = 10kHz，f_fundamental = 50Hz，pf = 1，i_dut，rms = 600a。

　　LEM LF510-S閉環(huán)電流傳感器用作性能參考。圖5顯示了正弦調(diào)制電流的測試結(jié)果。 HAH1傳感器與Δ?-ADC和拆卸過濾器一起提供了干凈的電流信號。 SINC3過濾后的Δ?-BitStream的輸出數(shù)據(jù)速率為156Ks/s（FCLOCK = 20MHz，OSR = 128）。

　　圖5：測試結(jié)果，將HAH1與LF510-S基線進行比較圖5：測試結(jié)果，將HAH1與LF510-S基線進行比較交流末端溫度

　　為了在連續(xù)PWM操作過程中對AC末端進行IR成像，去除LEM傳感器。圖6顯示了在650ARMS，完整的DC-Link電壓和65°C冷卻液溫度的穩(wěn)態(tài)熱條件后，應(yīng)用程序試劑盒（內(nèi)相）的熱圖像。

　　　　圖6：AC末端的熱圖像

　　在附端觀察到溫度約為115°C（平均?86°C）。后者顯然低于LEM電流傳感器的允許溫度。

　　過電流保護

　　LEM電流傳感器的內(nèi)在延遲約為大約。 2μs，允許使用傳感器進行快速過電流保護。

　　圖7顯示了用于示例性外部短路事件的原始模擬傳感器信號和數(shù)字過濾的Δ?-ADC信號，并具有快速上升的電流。第二階20MHzΔ?-ADC與OSR = 32的SINC2濾波器結(jié)合使用，插入了1.6μs的組延遲，并實現(xiàn)了9.5個鄰旋軸的分辨率[5]，該分辨率允許快速且強大的過度檢測。

　　圖7：在短路事件中模擬和數(shù)字信號之間的比較視圖圖7：在短路事件中模擬和數(shù)字信號之間的比較視圖