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关于AKM
充电站
电流传感器
本页介绍作为快速充电站电源模中搭载的 PFC 拓扑电路中的一种示例，三相 VIENNA PFC 电路。另外，将推荐更适合用于检测此种三相 VIENNA PFC 电路电流的 AKM 产品及其优势。
充电站 ( 充电桩 )
造成地球温室效应的 CO2 气体排放量中的约 20% 来自于交通/运输业，而其中 CO2 排放量更多的是乘用车。为了在 2050 之前实现 CO2 零排放，国际能源机构发布了 “需要在 2035 年之前废除燃烧汽油等燃料行驶的内燃机车 (ICE 车 )” 的目标。
以此为契机，世界各国开始强化环境法规或采取EV车优惠措施，电动汽车正在迅速普及。尤其是中国，电动汽车年销售额占据世界的一半，成为全球瞩目的电动汽车市场。
随着电动汽车需求的增加，充电设备变得不可或缺。
就像在城镇配置加油站那样，到处都在建设电动汽车充电站。2020 年全球 EV 充电基础设施数量中仅公共充电站就达到 250 万台。预计到 2025 年，会接近 1,000 万台。可以看出，充电站的普及势如破竹。
配置在城镇中的充电站采用的是名为快速充电的 DC 电源充电方式。快速充电站安装有多个开关电源模块，起到输送电能的核心作用。该电源模块内置有 PFC 电路。
PFC 为 Power Factor Correction 的缩写，指的是“功率因数校正电路”。一般开关电源的输入电流会产生谐波电流，这会导致功率因数降低。近年来，为了抑制这种谐波电流，制定了规定有提高功率因数的谐波电流抑制规定，其中包括在开关电源等中内置 PFC 电路的内容。
例如，为了符合现行的 EU 标准 EN61000-3-2 ( 基于 IEC 61000-3-2)，输出功率超出 75W 的所有开关电源都需要满足大于等于 0.9 的功率因数。未内置 PFC 电路的开关电源的功率因数：单相约为 0.65，3 相约为 0.85。通过内置PFC电路，可使功率因数接近 1.0。因此，不论单相还是3相开关电源，如果不使用 PFC 电路，就无法符合现行的谐波电流抑制规定。
图 1 充电站 ( 充电桩 ) 的电流检测位置
更适合三相 VIENNA PFC 电路的电流传感器
快速充电站的电源模块需要特别重视效率。为此，快速充电站的电源模块经常使用易于提高效率的三相 VIENNA PFC电路。图 2 所示为三相 VIENNA PFC 的电路图。
该三相 VIENNA PFC 电路使用电流传感器进行开关控制。为了确定开关元件的 ON/OFF 时序，需要使用电流传感器正确检测输入电流的极性切换时序。
另外，也必须在高电压侧检测电流，因此，需要在一次侧与一次侧之间进行绝缘。
一般来说，电流检测方式使用的是 “电流传感器 IC” 或 “分流电阻 + 绝缘放大器”。
图 2 三相 VIENNA PFC 电路
VIENNA PFC 电路具有高功率因数、高效率与小型化的优点。但是，也有因电流检测方式的特性影响而无法发挥 VIENNA PFC 电路优点的情况。
·高功率因数
电流检测时，如果零电流电压发生偏移，开关的 ON/OFF 时序就会偏移。这会导致 THD (Total Harmonic Distortion 总谐波失真) 相位偏移，降低功率因数。
→ AKM 电流传感器的零电流电压温度特性较小，精度较高，因此可实现高功率因数。
·高效率
电流流过电流检测部分时的发热会引起能耗
→ AKM 电流传感器的一次导体电阻值较小，发热较低，因此可实现高效率。
·小型
如果电流检测部分较大或外围部件较多，则会影响小型化
→ AKM 的电流传感器采用小型表面安装的封装技术，厚度较小，因此可实现小型化。
此外，安装自由度较高，易于进行布局设计。
下表 1 汇总了 “AKM 的电流传感器 IC”、“其它公司生产的无芯电流传感器”、“分流电阻 + 绝缘放大器” 的各自特征。
表 1 电流检测方法的比较
AKM 的电流传感器 IC ( 无芯电流传感器 ) 兼具
- 高精度
- 低发热
- 小型
- 高速响应
等充电站 PFC 电路所需的所有特性。
另外，由于采用了表面安装的封装技术，并且做到电流绝缘，因此，不仅可提高系统效率，不损害安全功能，还可以实现系统的小型化、电路简化，降低设计工时。
详细内容随后会进行说明。
选择表
| Current Sensor Type |
Package | Supply Voltage |
Output Voltage |
Effective Current |
Measurement Range |
Bipolar / Unipolar |
Ratiometric/ Non-Ratiometric |
Creepage Clearance |
Working Voltage * |
Product Name |
Product Series |
Part Status |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (V) | (V) | (Arms) | (Apeak) | (mm) | (Vrms) | |||||||
| Coreless | SOP | 5.0 | 5.0 | 100 | ± 115 to ± 225 | Bipolar | Retiometric | ≧ 8.0 | 1118 | CZ375x | CZ375 系列 | MP |
| 60 | ± 5.3 to ± 180 |
CZ370x | CZ370 系列 CZ372 系列 |
MP | ||||||||
| 0 to 345.2 | Unipolar | CZ372x | ||||||||||
| 3.0 | 50 | ± 11.6 to ± 166.6 | Bipolar | Non-Ratiometric | CZ3AGx | CZ3A 系列 | MP | |||||
| 3.3 | 3.3 | ± 12.9 to ± 129.1 | CZ3A0x |