嵌入式電子社區的電源系統開發人員認識到對更高效率和更好系統性能的迫切需求。

這是由多種因素造成的——從 熱管理問題到增加的功率密度，再到電池壽命等等。對更好技術的持續壓力要求在這些領域不停地發展。今天，這種關注主要集中在高級材料、拓撲和高級軟件定義架構上。

追求提高效率的另一個關鍵因素是準確、實時的反饋。工程師對系統性能了解得越多，他們就能更好地管理它。

工程師可以將最好的半導體集成到最新的電路設計中，由最先進的軟件驅動，除非他們確切地知道系統在做什么，否則他們無法對其進行優化。沒有反饋就沒有精度，數據越準確，系統就越精確。

高性能計算最關鍵的方面之一是如何管理電源——要么優化性能，要么監控處理器工作負載。可以作為代理測量流入系統的當前流量，以查看它是否以最佳水平運行，或者您可以將更多計算或工作負載加載到處理器上。

除了優化之外，準確的電流感應還可以從服務器和數據中心產生收入，根據實際工作負載或使用的計算能力向客戶端收費。

電流感應

電路中的電流檢測是獲得精確性能反饋的重要方式，可讓您深入了解系統的運行效率。電流傳感器用于控制、保護和測量電路，可測量系統內的功率流，通常用于動態控制開關頻率以最大限度地減少損耗。準確和快速的電流測量是減少零電流和零電壓開關系統損耗的關鍵，因為在開關階段，開關晶體管上的任何電流或電壓都是浪費能源。

圖 1：電流傳感器廣泛用于控制、保護和測量電路，以測量系統內的功率流。

AMR技術

各向異性磁阻 (AMR) 隔離式電流傳感器在小型 SMT 封裝中提供高精度和帶寬。與感測電阻器、霍爾效應器件和電流互感器相比，基于 AMR 的電流傳感器(如ACIENNA的那些)是由 NiFe 薄膜制成的插入式器件，對電流具有非常高的靈敏度和高帶寬響應。磁場。

圖 2：與感應電阻器、霍爾效應器件和電流互感器相比，基于 AMR 的電流傳感器對磁場具有非常高的靈敏度和高帶寬響應。

與傳統方法相比，由于其結構，基于 AMR 的傳感器對于需要隔離的應用尤其有價值。例如，管理電流的最簡單方法之一是使用分流電阻器，測量其兩端的電壓降，但這種解決方案本質上不是隔離的。如果您需要增加隔離，這是更高電壓和/或電流應用的情況，組件數量會增加，增加成本以及與板上組件數量增加相關的所有問題。

另一種方法是使用電流互感器，但該解決方案可能體積龐大。此外，電流互感器僅適用于交流電。電流互感器也有飽和效應。第三種方法是在間隙中放置一個霍爾效應傳感器，并用它來測量通過導線的電流。由于有多種測量電流的方法，您在電源設計中指定的傳感器類型將影響您的成本、尺寸和效率。

ACEINNA 的 AMR 技術是一種緊湊的單芯片解決方案。與分流寄存器相比，AMR 技術使用絕緣基板，具有 4.8KV 隔離，并且除了去耦電容器之外不需要額外的組件。與變壓器相比，不僅僅是尺寸，AMR 技術可以同時響應直流和交流雙向電流。與基于霍爾效應的解決方案相比，AMR 技術提供 1.5 兆赫的帶寬，并且具有更低的偏移和噪聲，從而帶來更好的精度和更低的相移。這與 AMR 技術非常快的輸出階躍響應相結合，提供了一種準確而緊湊的解決方案，可以為電力系統的保護和控制執行關鍵測量。

怎么運行的

在 ACIENNA 傳感器中，四個引腳從一側接收電流，在同一側，電流通過另外四個引腳返回。當電流流過引線框架時，它以 U 形彎曲流過器件，電流沿一個方向流動并在彎曲處返回。當電流流過引線框架時，它會產生要測量的場。當電流反向時，它具有反向場。設備中有兩個獨立的 AMR 電流傳感器，可從兩個電流方向測量場，抵消可能存在的外部場和偏移。

圖 3：為確保高精度，兩個(綠色)AMR 電流傳感器從兩個電流方向測量場，基本上抵消了外部磁場

這種雙傳感器配置使 AMR 傳感器能夠忽略與電流垂直的外部場，從而能夠忽略板上的其他組件。AMR 傳感器僅對硅中的水平場敏感。然而，如果您使用霍爾效應傳感器，它們也會感應垂直于硅的場。這種基于 AMR 的設計對雜散磁場的抵抗力為開發人員在基于 AMR 的系統中放置組件提供了更大的靈活性。

ACIENNA AMR 傳感器的雙傳感器結構、高集成度和所用材料不僅提供了高精度和帶寬，還實現了高階躍響應，即傳感器能夠快速響應變化的能力它正在測量的磁場。這種高精度降低了信號中的相位差，以及緩慢和不準確測量的其他偽影。

AMR 傳感器特點

當涉及服務器和電信中的電源等應用中的功率流時，您有一個前端 AC-DC PFC 轉換器為 DC-DC 總線轉換器供電，驅動板上的 DC-DC 負載點轉換器， AMR傳感器是最佳選擇。

例如，ACIENNA 最近發布的用于工業和電源應用的 MCx1101 系列 ±5A、±20A 和 ±50A 電流傳感器是完全集成的雙向電流傳感器，(±20A)典型精度為 ±0.6% ，以及 ±60mA 或 FSR(最大值)±0.3% 的溫度偏移，確保在非常寬的電流范圍內準確運行。

基于 AMR 的集成單芯片解決方案的其他優勢包括降低了失調電壓，這種不良電壓代表了各種條件下實際輸出與指定值之間的差異，影響了測量的準確性。由于高度集成，噪聲也更少，這會影響任何系統的精度。高度準確的傳感器可以幫助優化處理器的使用量，特別是對于涉及 AI 和云的應用程序，使用功率跟蹤進行性能監控。

應用優勢

了解每個代理服務器使用了多少能量可以幫助確定是否還有更多能量的空間，因此他們可以將更多的數字運算放入系統中，或者確定它是否已經達到極限。了解電量消耗情況的另一方面是，您可以根據使用的處理器時間或處理能力向客戶收費。因此，準確的電流測量可以增強(雙關語)系統性能。

除了電源和數據中心之外，還有無數其他應用可以從 AMR 感測中受益，例如電機驅動器和逆變器。逆變器和電機驅動器是非常相似的電路，但負載末端不是電機，而是與逆變器連接的電網。另一個可以受益的應用是不間斷電源 (UPS)，從前端 AC-DC 轉換器到電池管理，再到最后一級 DC-AC 逆變器，以及連接到電網的地方。

在輸出端，您將合成連接到網格的正弦波。在功率因數校正方面，如果您使用圖騰柱型，AMR 傳感器將為您提供電流測量值，用于控制和保護。在電池管理方面，中間是充放電電流管理。還有其他應用，如家用電器，尤其是那些帶有電機的應用，如冰箱和洗碗機。

期待

在為電源、可變電機控制逆變器、UPS 和電動汽車指定電流傳感和管理系統時，系統和電源工程師有很多技術選擇。

與其他電流傳感技術相比，基于 AMR 的傳感器通常是涉及電力傳輸或電機控制應用的最佳選擇。由于使用的結構和材料，這些傳感器具有固有的高靈敏度、快速響應和寬帶寬。出于多種原因，這表明基于 AMR 的電流傳感器是下一代電源系統中高級電源管理的最合乎邏輯的選擇。
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