NEST153 April 2025 LM5066I

2 比較用於能源測量的電流感測器元件

表 1總結了能源計量應用中使用的三種電流感測技術的性能優勢以及挑戰與成本比較。由於電流變壓器的動態範圍廣、耐用性和低插入阻抗（無創電流測量），因此是最受歡迎的感測器抗（非侵入式電流測量）[4]。然而，在所有電流感測技術中，其成本極有可能是最高的。分流電阻器（分流器）極具吸引力，因為其具磁抗擾性、尺寸更小、成本更低，但由於自熱效應，隔離性能較差，電流較大時精度較低 [5]。

羅氏線圈是其他兩個感測器的有趣替代方案，並且是成本最低的選擇，特別是在考慮印刷電路板（PCB）線圈與大量羅氏線圈時 [6]。

表 1 電流感測器比較。

感測器類型	電流變壓器	羅氏線圈	分流

方塊圖
傳輸功能	$V_{o u t} = \frac{I_{l i n e} R_{b u r d e n}}{N_{t u r n s}}$	$V_{o u t} \propto \frac{d I_{l i n e}}{d t}$	$V_{o u t} = I_{l i n e} R_{s h u n t}$
優點	提供隔離高線性高耐用性高準確度	提供隔離無法飽和精巧外型尺寸（PCB）。高線性快速回應時間低功率損失	非隔離式抗磁尺寸精巧
挑戰	飽和負載電阻器功率損失需要進行相位校準尺寸和重量	需要集成無法測量 DC PCB 線圈的靈敏度可能較低	自熱時電阻可能不同過載訊號可靠性較低
成本	≥ 0.21 美元（無屏蔽） ≥ 0.26 美元（含屏蔽）	部分 PCB 線圈 < 0.10 美元 ≥ 大量線圈 0.10 美元	≥ 0.10 美元（錳）

由於 PCB 羅氏線圈的安裝成本低且彈性佳，因此對低成本的能源計量應用極具吸引力 [7] ， [8]。現在讓我們來分析 PCB 羅氏測量設計的優點與挑戰，以及如何將訊號鏈最佳化，以達到最低成本，同時符合區域性量測標準。