HMSR SMS系列集成电流传感器技术白皮书
1. 一句话描述
HMSR SMS系列是LEM推出的新一代高绝缘集成电流传感器，采用微磁芯技术与开环霍尔效应方案，专为工业/新能源领域的高精度、高电压电流检测提供紧凑可靠的解决方案。
2. 核心特征
- 多量程覆盖：6-30A RMS宽量程选择（HMSR6-SMS至HMSR30-SMS）
- 双重保护机制：内置±2.75倍额定电流过流检测（OCD）及可配置外部OCD
- 高隔离性能：符合IEC 60950-1标准，爬电/间隙距离达8mm，CTI 600等级
- 低功耗设计：工作电流仅20-26mA，静态功耗低于0.5W
- 快速响应：阶跃响应延迟<2μs，带宽高达300kHz（-3dB）
- 抗干扰能力：差分输出抑制共模噪声，EMC性能通过IEC 61000-4-2/4测试
3. 核心技术指标
| 参数 | 典型值 | 极限值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 额定电流(IPN) | 6/8/10/15/20/30 | 75 | A |
| 灵敏度(SN) | 133.33-26.67 | - | mV/A |
| 响应时间 | 1.5-2μs | - | μs |
| 工作电压(Uc) | 5V±10% | 8V | V |
| 绝缘耐压 | 4.95kV RMS | - | V |
| 工作温度 | -40~125℃ | - | ℃ |
| 磁滞误差 | ±0.5% IPN | - | % |
4. 芯片背后的故事
LEM历时三年研发，攻克三大核心技术：
- 纳米晶磁芯工艺：采用FeSiBCu非晶合金，磁导率>100k，有效抑制外部磁场干扰
- 专利ASIC设计：集成24位ADC与数字校准引擎，实现±0.5%线性度（25℃）
- 3D封装技术：6mm超薄SOIC16封装，热阻低至18K/W，支持30A连续电流
5. 设计理念
- 模块化架构：分离式初级/次级电路设计，支持PCB多层布线
- 热管理优化：铜基板散热路径设计，结到环境热阻仅19℃/W
- 可扩展性：通过Uref分压网络实现量程灵活配置（如HMSR30-SMS支持3.3V/5V双版本）
- 安全冗余：双重OCD保护+20kA浪涌耐受能力，满足工业4.0严苛要求
6. 应用场景
- 新能源领域：光伏逆变器（MPPT控制）、储能系统电池监测
- 工业自动化：伺服电机驱动、变频器电流环控制
- 智能电网：电能质量分析仪、谐波检测装置
- 汽车电子：电动汽车充电桩（待车规认证）、车载充电机(OBC)
7. 独一无二的优点
- 超低零点漂移：±5μV/℃（典型值），远低于同类产品（行业平均±20μV/℃）
- 瞬态免疫：承受±1kV/20kV/μs dv/dt冲击，误差恢复时间<4μs
- 混合信号输出：同时提供模拟电压(Uout)与数字OCD信号，简化系统设计
- 环保特性：无铅封装，符合RoHS/REACH标准，支持无卤素工艺
8. 工程师选型必知
- 量程选择公式：IPM = IPN × 2.5（如30A型号可测±75A峰值）
- 带宽匹配原则：开关频率需低于BW×0.3（如300kHz传感器适配100kHz SMPS）
- PCB布局要点：
- 主电流路径需保持<5cm直线走线
- 散热焊盘需连接至地层（推荐6层1oz铜厚）
- 避免在传感器下方布设敏感信号线
- 校准建议：使用LEM校准夹具在25℃环境下进行零点/增益校准
- 认证参考：需车规应用时选用HMSR DA系列（∑Δ调制输出）
技术亮点总结
HMSR SMS系列通过创新磁路设计与先进封装技术，在6mm高度内集成了±8kV绝缘、30A连续电流处理和300kHz带宽三大核心能力，为高密度电力电子系统提供了革命性的电流检测方案。其独特的OCD架构与抗干扰设计，尤其适合新能源与工业自动化领域的严苛应用场景。
