高频率的需求和尽可能小型化的要求意味着，如果要实现体积和重量的减少，电源转换器必须采用更小的被动元件。逐渐从纯硅转向越来越多地使用高频硅碳化物(SiC)MOSFET，在高压脉冲电源电路中，使得空间需求得以压缩，成本降低，效率提高，性能增强。

　　由于其更快的开关能力，基于SiC的设备能够在超过100 kHz的带宽频率下运行。这使得它们被广泛应用于不间断电源(UPS)、太阳能逆变器、交流变速和伺服电机驱动、电力因数校正(PFC)以及计算机控制的焊接机等领域。

　　然而，各个市场领域的用户之间始终存在性能与响应时间的权衡，他们一直在寻求一种能够满足日益严格要求的解决方案。尽管经典的开环和闭环传感器能够实现高达300 kHz的频率响应，但在当前市场中，这些仍然不足以满足由SiC绝缘栅双极晶体管(IGBT)引发的高带宽传感需求。

　　带宽超过1 MHz

　　作为提供创新和高质量电气参数测量解决方案的市场领导者，LEM最近接到来自焊接领域客户的请求，现有电源转换器的响应时间和频率响应无法满足其需求。在这个背景下，LEM开发了一种混合传感器，其性能水平超过市场上任何产品的三倍以上。

　　这种混合传感器结合了应用特定集成电路(ASIC)和基于直流的传感器，使用纯电感线圈来加速信号传输。得益于LEM ASIC上的拾取线圈，该传感器能够像电流变压器一样反应。尽管现有基于纯线圈的交流传感器能够达到更高的水平，但目前没有任何开环技术和拾取线圈的直流传感器能在1 MHz以上的带宽下工作——直到现在。

　　LEM的解决方案，即HOB系列，包含约20个低功耗多范围电流传感器，能够测量高达250 A的直流、交流或脉冲电流，旨在满足在高压脉冲电源电路中使用快速开关SiC MOSFET时，针对高HOB系列的电流传感器能够在高压脉冲电源电路中满足高带宽传感的需求，在这些应用中，快速灵活的高压脉冲至关重要。客户特别希望获得一种高性能解决方案，能够提供快速的响应时间和扩展的带宽，同时占用更小的空间。

　　完全不同的半导体技术

　　通常情况下，闭环传感器会代表任何希望实现这些目标的行业中的高成本选项，但LEM预计其混合传感器将迅速吸引多种市场，这些市场正在寻求采用基于SiC和氮化镓(GaN)宽带隙(WBG)电源模块的任何类型的开关模式转换器。开关模式转换器的逐渐趋势是由于设备和设备希望尽可能小型化，并实现优越的功率/重量比。

　　得益于LEM所称的“完全不同的半导体技术”，SiC或GaN的超高速晶体管不仅确保了更快的开关时间，还提供了更高的频率能力和更高的电压承受能力。该公司预计，这种晶体管技术将在五年内成为常态。

　　然而，在HOB系列中，比带宽频率更重要的是响应时间——即初级电流与传感器输出之间的时间。这对LEM的客户来说是一个关键因素，因为他们知道越来越快的开关晶体管必须有能够尽可能紧密跟随di/dt(电流变化率)的电流传感器。

　　响应时间低至100 ns

　　传统上，尽管在这种技术下，di/dt可以高达每微秒500 A(可能甚至达到1 kA/us)，但其他传感器的响应时间约为1.5微秒。为了满足客户的需求，LEM承诺提供高达200纳秒的响应速率。这个目标不仅达成，而且超越了，新型HOB及其拾取线圈提供了150纳秒的响应时间(比市场上其他产品快10倍)。在某些情况下，响应时间甚至低至100纳秒。

　　HOB系列中的型号提供额定电流为50 A、75 A、100 A和130 A的选项，最大功率电流(IPM)是这些数值的2.5倍。该系列中的特殊(SP)型号是根据用户的具体要求定制设计的，但所有型号的截止频率(-3dB处)均超过1 MHz。标准的HOB系列传感器使用5V电源(电压参考为2.5)，还有其他型号提供3.3 V、3.4 V和3.5 V的电源。所有型号均可在-40 °C至+105 °C的温度范围内正常工作。

　　HOB传感器在竞争对手中脱颖而出的其他特点还包括初级和次级电路之间的电气隔离、集成母线，以及一种创新设计，使得节省空间的通孔技术(THT)PCB安装成为可能。

　　混合技术的未来

　　混合传感器的足迹与市场上之前的传感器相同，基于LEM过去在汽车行业成功提供的技术。然而，凭借其改进的紧凑性和卓越的性能水平，LEM预计这一技术将在晶体管生产成本下降、自动化水平提升和生产量增加的情况下向其他领域扩展。

　　预计这种新混合技术的未来将得到保证，特别是在对极低成本、卓越性能和高响应时间应用的市场需求增长时。LEM的新HOB单元非常适合一些极具挑战性的应用，包括手持式等离子切割机、焊机和DC-DC转换器，以及之前提到的UPS市场、开关电源、交流变速和伺服电机驱动以及直流电动机驱动的静态转换器。

　　目前，LEM已收到客户请求，要求提供额定电流为300 A、600 A及以上的PCB安装传感器。尽管很难准确预测需求增长的速度，但LEM已经做好了准备，将向多个市场提供一种开环多范围电流传感器，结合前所未有的响应时间和频率带宽，以及可靠性、低功耗、低噪声和增强的抗dv/dt(加速)问题的能力，这些问题往往是SiC电源模块所面临的。

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