前言：变频器是一种输出任意希望频率值的设备。变频通常以交-直-交的方式来实现，电压、电流传感器在变频器里是个重要的“感知器官”，能实时的监测、反馈关键参数，并由CPU采集、运算，最后根据预设条件做出精准控制。电流电压传感器起到了重要的故障防护、设备保护功能。本文系统的描述电压、电流传感器在小功率的单相、三相变频器中的应用场景和器件的选型策略。

  我们通常所说的变频器，是通过整流、滤波和电力电子的高速开关动作，将市电50hz的交流电，最终转换为某一特定频率的交流电，这个频率用户可现场随意设置，一般是供给电机类负载使用以达到控制转速，节能的目的。其典型拓扑包含防雷、整流滤波、DC/DC升压、DC/AC逆变、波形整形交流输出几大环节。电压、电流传感器在每个环节里均能发挥重要的作用，主要看设计者所追求的目标。其整体方框图大致如下：

  实时、精确采集各个部位的电流、电压参数，传递给CPU，CPU做高速A/D，将模拟信号转化成数字信号，为程序控制算法提供数据基础；闭环控制过程：

  程序通过监测到的电压、电流数据，进行数据运算和逻辑分析判断，再去实现对功率器件（SiC /MOSFET/IGBT）等的精准控制，达到闭环控制目的；

  CPU通过检验测试电压、电流传感器件输出的信号，相应的做出设备过流、短路、漏电等异常状态判断，最终去触发保护机制。

  首先需要把50Hz AC，经过全桥器件整流成一个脉动的直流，再经过一个滤波电容， 这样的脉动直流电压更平滑，更有助于后级DC-DC更稳定的输出。

  AC-DC环节，绝缘耐压上的考虑，建议放置霍尔形式的电流传感器件而不是检流电阻，器件可优先考虑AN1V/AN3V系列器件，放置在防雷电路和整流桥之间。2. DC/DC升压：

  需要一个DC/DC升压电路才能把AC-DC整流滤波出来的约220V 的DC，抬升到300V，以供后级的变频电路所需。抬升电路有一套自身的负反馈回路来保证输出能稳定到300V，故，一般不需要对升压后的电压做检测。

  AC-DC整体电路见下，防雷部分可满足抗2000V 浪涌/EFT等的测试：

  相较于MOS管，IGBT要昂贵的多，为了尽可能的保护功率管不被损坏；或者，为保护因功率管的损坏后，上下桥臂的直通而引起烧毁甚至电器起火等事件，有必要在+300V总线上放置一个监测工作电流的器件。在早期，大家习惯用分流器+隔离OP放大器来实现

  采用分流器的方式来检测电流，在低压电路中容易应用，若是在高压电路，例如在+300V母线的时候，绝缘耐压的问题不是很好处理，要增加一些保护电路。另外，载流量越大，其体积尺寸也更大，这些也对其应用有些限制；

  可以考虑采用高精度，响应时间快的闭环霍尔电流传感器，例如CMxx系列，其响应时间1us，典型情况下0.5μs，精度，最好约为0.2%；

  此高精度闭环霍尔传感器放置在此处，起两个主要的作用：1)检测总输出电流，用于计算和显示总输出功率；2)类似保险管一样的保护作用；一旦某个桥臂的MOS/IGBT损坏，势必会导致+300V与地直通，从而引起短路，此类故障会被迅速的检测出来；

  虽然闭环的电流传感器的响应时间0.5μs，但是，考虑到逆变器输出的波形数据是由CPU内部程序的计算所产生，这导致了程序的运行量大，CPU未必能迅速的匹配此0.5μs的响应时间。加大CPU的工作主频或者是升级CPU固然是一个办法，但是，最好还是再最追加一个最大值检测电路：该模拟量再通过一个窗口比较器的方式来转成高低电平的数字信号，最后送入到CPU的中断口，达到快速响应，迅速切断IGBT的输出，起到保护目的；考虑到硬件电路的响应速度会远高于程序，那么这个保护信号，也可以是引入到MOS/IGBT的驱动IC的使能端，这样做才能够比程序更快速的关断。

  如果是价格上的考虑，也能够使用开环的霍尔器件，例如ANxx/HSxx等系列。要注意其响应时间5μs，作为保护用途，可能会稍慢了些。

  变频器的输出负载，多数情况下是各类电机。为了更好的提高电机的运行稳定，可优先考虑在输出端放置一个闭环的霍尔电流传感器件，通过检验测试输出电流来形成闭环控制。

  在输出部分，可优先考虑放置一个CM1A系列的器件，该器件精度高，响应时间快。单相产品放置一颗，三相产品一般只需放置两颗。

  尽量选用高精度、低温漂闭环霍尔器件，器件的温漂50ppm/℃，可以轻松又有效的规避温度漂移所导致的一些误保护。封装:器件一般会用满足IP67要求的结构设计，以更好的适应绝缘耐压要求

  PCB的铜厚度，常用为0.5oz，1oz等；显然的，为了流过大电流，需要更大铜截面积，那要么加宽走线，要么加厚铜层厚度。或者同时加宽线oz的PCB，这不单是大幅度的增加成本，即使是如此处理了，仅靠PCB的走线A的电流也是难以满足可靠性要求：铜层所产生的热量，在阻焊层的包裹下，是无法散出热量。

  在这些情况下，可优先考虑穿线的方式的霍尔电流传感器，最多10mm2的铜线/铜排，就能轻松的流过100A，在PCB板上只需要开相应的焊盘通孔即可。这还是一个低成本的方案。

  电压、电流传感器在变频器中是一个重要的测量元件，另外一个测量元件是温度传感器，其重要性正不断地被工程师所认可。随着其拓扑方式的改进，目前正在试验的应用交-交变频，而碳化硅器件(Sic)功率器件等的逐步引入到变频器行业，开关频率的不断的提高，也势必推动传感器行业迈入一个新的台阶。

  特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

  16GB+1TB！新机官宣：搭载骁龙8 Elite Gen5+双卫星通信！

  潘晓婷一杆将2025打成2026，网友：差点以为是AI，看你明年怎么打出2027

  瑞士酒吧起火瞬间画面曝光：女服务员举烟花被男酒保扛肩上，不慎引燃天花板

  芯森电子专注于传感器，传感器芯片以及引领行业应用先河的高端传感器的研发、生产、销售和服务

  乌克兰前线士兵曝照：遭炮弹弹片击穿的 MacBook Air 仍能开机工作

  威刚CES 2026将展64GB DDR5-7200 CUDIMM / CSODIMM内存条