高頻率的需求和盡可能小型化的要求意味著，如果要實現體積和重量的減少，電源轉換器必須采用更小的被動元件。逐漸從純硅轉向越來越多地使用高頻硅碳化物(SiC)MOSFET，在高壓脈沖電源電路中，使得空間需求得以壓縮，成本降低，效率提高，性能增強。

　　由于其更快的開關能力，基于SiC的設備能夠在超過100 kHz的帶寬頻率下運行。這使得它們被廣泛應用于不間斷電源(UPS)、太陽能逆變器、交流變速和伺服電機驅動、電力因數校正(PFC)以及計算機控制的焊接機等領域。

　　然而，各個市場領域的用戶之間始終存在性能與響應時間的權衡，他們一直在尋求一種能夠滿足日益嚴格要求的解決方案。盡管經典的開環和閉環傳感器能夠實現高達300 kHz的頻率響應，但在當前市場中，這些仍然不足以滿足由SiC絕緣柵雙極晶體管(IGBT)引發的高帶寬傳感需求。

　　帶寬超過1 MHz

　　作為提供創新和高質量電氣參數測量解決方案的市場領導者，LEM最近接到來自焊接領域客戶的請求，現有電源轉換器的響應時間和頻率響應無法滿足其需求。在這個背景下，LEM開發了一種混合傳感器，其性能水平超過市場上任何產品的三倍以上。

　　這種混合傳感器結合了應用特定集成電路(ASIC)和基于直流的傳感器，使用純電感線圈來加速信號傳輸。得益于LEM ASIC上的拾取線圈，該傳感器能夠像電流變壓器一樣反應。盡管現有基于純線圈的交流傳感器能夠達到更高的水平，但目前沒有任何開環技術和拾取線圈的直流傳感器能在1 MHz以上的帶寬下工作——直到現在。

　　LEM的解決方案，即HOB系列，包含約20個低功耗多范圍電流傳感器，能夠測量高達250 A的直流、交流或脈沖電流，旨在滿足在高壓脈沖電源電路中使用快速開關SiC MOSFET時，針對高HOB系列的電流傳感器能夠在高壓脈沖電源電路中滿足高帶寬傳感的需求，在這些應用中，快速靈活的高壓脈沖至關重要。客戶特別希望獲得一種高性能解決方案，能夠提供快速的響應時間和擴展的帶寬，同時占用更小的空間。

　　完全不同的半導體技術

　　通常情況下，閉環傳感器會代表任何希望實現這些目標的行業中的高成本選項，但LEM預計其混合傳感器將迅速吸引多種市場，這些市場正在尋求采用基于SiC和氮化鎵(GaN)寬帶隙(WBG)電源模塊的任何類型的開關模式轉換器。開關模式轉換器的逐漸趨勢是由于設備和設備希望盡可能小型化，并實現優越的功率/重量比。

　　得益于LEM所稱的“完全不同的半導體技術”，SiC或GaN的超高速晶體管不僅確保了更快的開關時間，還提供了更高的頻率能力和更高的電壓承受能力。該公司預計，這種晶體管技術將在五年內成為常態。

　　然而，在HOB系列中，比帶寬頻率更重要的是響應時間——即初級電流與傳感器輸出之間的時間。這對LEM的客戶來說是一個關鍵因素，因為他們知道越來越快的開關晶體管必須有能夠盡可能緊密跟隨di/dt(電流變化率)的電流傳感器。

　　響應時間低至100 ns

　　傳統上，盡管在這種技術下，di/dt可以高達每微秒500 A(可能甚至達到1 kA/us)，但其他傳感器的響應時間約為1.5微秒。為了滿足客戶的需求，LEM承諾提供高達200納秒的響應速率。這個目標不僅達成，而且超越了，新型HOB及其拾取線圈提供了150納秒的響應時間(比市場上其他產品快10倍)。在某些情況下，響應時間甚至低至100納秒。

　　HOB系列中的型號提供額定電流為50 A、75 A、100 A和130 A的選項，最大功率電流(IPM)是這些數值的2.5倍。該系列中的特殊(SP)型號是根據用戶的具體要求定制設計的，但所有型號的截止頻率(-3dB處)均超過1 MHz。標準的HOB系列傳感器使用5V電源(電壓參考為2.5)，還有其他型號提供3.3 V、3.4 V和3.5 V的電源。所有型號均可在-40 °C至+105 °C的溫度范圍內正常工作。

　　HOB傳感器在競爭對手中脫穎而出的其他特點還包括初級和次級電路之間的電氣隔離、集成母線，以及一種創新設計，使得節省空間的通孔技術(THT)PCB安裝成為可能。

　　混合技術的未來

　　混合傳感器的足跡與市場上之前的傳感器相同，基于LEM過去在汽車行業成功提供的技術。然而，憑借其改進的緊湊性和卓越的性能水平，LEM預計這一技術將在晶體管生產成本下降、自動化水平提升和生產量增加的情況下向其他領域擴展。

　　預計這種新混合技術的未來將得到保證，特別是在對極低成本、卓越性能和高響應時間應用的市場需求增長時。LEM的新HOB單元非常適合一些極具挑戰性的應用，包括手持式等離子切割機、焊機和DC-DC轉換器，以及之前提到的UPS市場、開關電源、交流變速和伺服電機驅動以及直流電動機驅動的靜態轉換器。

　　目前，LEM已收到客戶請求，要求提供額定電流為300 A、600 A及以上的PCB安裝傳感器。盡管很難準確預測需求增長的速度，但LEM已經做好了準備，將向多個市場提供一種開環多范圍電流傳感器，結合前所未有的響應時間和頻率帶寬，以及可靠性、低功耗、低噪聲和增強的抗dv/dt(加速)問題的能力，這些問題往往是SiC電源模塊所面臨的。

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