通过精密电流感应优化系统性能

　　由于其生命力，电力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需要考虑的关键因素。这些问题，以及解决方案占位面积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。

　　人们对改进核心技术、下一代电源拓扑、先进的软件定义电子产品以及开发宽带隙半导体等先进材料给予了很多关注。从使用人工智能到电源转换和管理，再到更准确地驱动各种应用中的电源开关，设计人员正在创建的电源系统正在突破理论上可能的界限。

　　没有反馈就没有精度

　　工程学的美妙之处之一是任何给定问题都有多种解决方案，有时它可能不是最新最闪亮的技术。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，您对电路的执行方式了解得越多，您就越能优化它。

　　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。您可以拥有最好的半导体，采用最新的电路设计，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没有任何不利之处。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。您如何监控电源可以优化性能、管理处理器工作负载，并总体上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，以及您是否可以将更多计算或工作负载加载到处理器上。此外，精确的电流感应提高了盈利能力，因为您可以根据实际使用的计算能力更准确地向客户收费。

　　电流感应

　　电流感应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，可以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减少损耗、准确和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） 隔离式电流传感器与 ACIENNA 的产品一样，在小封装中提供高精度和带宽，是插入式设备。基于 AMR 的电流传感器由对磁场表现出非常高灵敏度和高带宽响应的 NiFe 薄膜制成，其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 的传感器结构非常适合需要隔离的应用。例如，分流电阻器可以测量其两端的电压降，但本质上不是隔离的。添加隔离需要额外的组件，增加成本、解决方案大小和相关的开发问题。隔离在电子系统中很重要，尤其是在需要高精度和高精度的应用中，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大，并且变压器的重量可能是紧凑设计中的一个问题。此外，变压器仅在交流电路中工作，并具有饱和效应，其中变压器的线性受到干扰，导致削波和铁芯温度升高。您可以放入霍尔效应传感器并使用它来测量通过电线的电流，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，从而改变输出。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，采用绝缘基板，具有 4.8KV 隔离，与分流电阻器相比，除去耦电容器外，不需要额外的元件。与变压器相比，除了尺寸优势之外，AMR 技术还可以同时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 传感器有四个输入电流的引脚，在同一侧还有四个引脚提供输出。当电流流过引线框架时，它会流过 U 形弯曲。当电流流过引线框架中的弯曲处时，它会产生一个要测量的场。当电流反向时，它有一个反向场。设备中的两个独立 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能够忽略垂直于电流流动的外部场，使其仅对硅中的水平场敏感。在霍尔效应传感器的情况下，它们还可以感应垂直于硅的场。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组件放置方面提供了更大的灵活性。

　　除了高精度和带宽之外，ACIENNA AMR 传感器的双传感器结构、其材料和高集成度还提供了快速的输出阶跃响应，即传感器能够快速响应环境变化的能力。磁场。这种速度和精度的结合成功地减少了信号中的相位差和可能由缓慢和不准确的测量产生的误差。

　　AMR 传感器功能

　　电源也是我们数据基础设施的关键部分，尤其是在服务器和电信电源等应用中。在这些系统和任何其他系统中，您有一个前端 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，并且确切地了解系统的执行情况使您能够正确管理它。

　　例如，ACIENNA 最近发布的用于工业和电源应用的 MCx1101 系列 ±5A、±20A 和 ±50A 电流传感器是集成双向电流传感器，（在 ±20A 时）典型精度为 ±0.6 perent，并且±60mA 的偏移，或 FSR（最大值）的 ±0.3%（随温度变化）。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，这会影响测量的准确性。传感器的 AMR 技术和高集成度可降低噪音，从而影响任何设备的准确性。高精度可以更好地优化给定处理器的使用方式，尤其是在基于人工智能和云的应用程序中，为性能监控提供功率跟踪。

　　应用程序优势

　　了解系统中每台服务器所使用的能量有助于确定系统中是否还有空间进行更多的数字运算，或者是否已经达到极限。了解您的电力消耗情况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。

　　许多其他应用可以从 AMR 电流感应中受益，尤其是那些使用电机驱动器和逆变器的应用。操作相似，逆变器和电机驱动器在所服务负载的性质上有所不同，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） 也可以受益于从前置 AC-DC 转换器到最后一级 DC-AC 逆变器的每个子系统，以及电池管理电路和 UPS 连接到电网的位置。

　　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，它与充电和放电电流管理有关。此外，家用电器，尤其是带有电机的电器，如冰箱和洗碗机，也可以从中受益。

　　正确的电源管理

　　在电源、电机控制、逆变器、UPS 和电动汽车等应用中，AMR 传感器通常是提高性能的监控解决方案的最佳选择。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 的电流感应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