变频家电相电流怎么测?GO和HLSR集成电流传感器实战

做变频家电驱动板的工程师，大概都被同一个问题追着问过：IPM 下管下面已经串了采样电阻，电流不就采到了吗，为什么还要再加一颗隔离电流传感器?

这话听着有道理。单电阻重构三相电流是成熟方案，成本也低。但实际项目里，它有几个绕不过去的坎。

下管采样不是万能的

单电阻方案的本质，是在一个 PWM 周期内按采样窗口去抓母线电流，再用开关状态反推三相电流。它成立的前提是：每个 PWM 周期里得有足够长的、稳定的采样窗口。

问题是调制比一高，比如压缩机满载、或者需要过调制把母线电压榨干的时候，有效矢量持续时间会短到 ADC 根本采不准。你只能靠在一个周期里插多次采样、或者改调制策略去补，软件复杂度直线上升。

再就是死区。死区期间电流走的是体二极管，母线采样采到的波形跟你想要的那相电流不是一回事，得做补偿。补偿做得糙，低速轻载时的电流波形会畸变，电机嗡嗡响、效率掉下去。

还有一个更现实的：母线采样测不到直流分量。家电要做漏电检测、要做能耗计量、要判断压缩机是不是堵转了，这些场景母线电流采样帮不上多少忙。

所以真正的做法往往是两条腿走路：控制环用采样电阻，保护和监控用隔离传感器。各干各擅长的事。

家电板上，隔离是安规底线不是加分项

家电驱动板上有 300 多伏的母线，控制侧是 5V 或 3.3V 的 MCU。中间那道隔离，不是你想不想的问题，是 IEC 61800-5-1(调速电气传动系统安规)和 IEC 62368-1 摆在那里的硬要求。

具体到 PCB 上就是爬电距离和电气间隙。这两项不达标，过不了认证，后面全是白干。

这也是为什么现在家电板上越来越流行把电流传感器做成一颗芯片——不是赶时髦，是贴片封装配合厂家给出的隔离参数，PCB 上那几个毫米的账更容易算清楚。

传感器做成芯片：LEM GO 系列

莱姆的 GO 系列是它的第一代电流传感器 IC，说白了就是把霍尔元件、信号调理、隔离屏障集成进标准 SOIC 封装里，直接贴片过回流焊。

分两个封装：

GO SME(SOIC-8)：量程到 50A 峰值，原边电阻 0.9mΩ，带宽 300kHz，绝缘测试电压 2400V RMS，爬电和电气间隙 4mm。常见型号有 GO 10-SME(80mV/A、±25A 峰值)、GO 20-SME(40mV/A、±50A 峰值)，还有 3.3V 供电的 /SP3 版本和比率输出(ratiometric)的 /SP2、/SP4 版本。

GO SMS(SOIC-16)：量程到 75A 峰值，原边电阻压到 0.75mΩ，带宽同样 300kHz，绝缘测试电压 4800V RMS(UL 62368)，爬电间隙 7.4mm。多了一路双重过流检测(OCD)——这个对家电很实用，过流时传感器自己就能拉脚报警，不用等 MCU 慢慢跑 ADC。型号像 GO 10-SMS、GO 20-SMS、GO 30-SMS，以及 3.3V 的 GO 10-SMS/SP3 等。

几个参数放一起看就明白它的定位：响应时间 2µs，带宽 300kHz，无磁滞，5V 或 3.3V 单电源，工作温度 -40 到 125℃，过 AEC-Q100 Grade 1。标准里明确列了 IEC 61800-5-1、IEC 62109-1、IEC 62368-1、UL 1577。

家用空调、暖通变频、小型驱动器、洗碗机洗衣机的水泵风机驱动、太阳能小逆变器，是它的主战场。

原边电阻 0.75mΩ 这点值得多说一句。在 IPM 或者 mosfet 的功率回路上串这么一点阻抗，导通损耗几乎可以忽略，也不影响散热设计。 这是贴片式集成传感器比分立分流器舒服的地方。

电流再大一点，就上 HLSR

GO 系列到 75A 峰值就到头了。功率再往上走，比如商用空调、大功率变频驱动、焊机电源、UPS，就得换到 HLSR 系列。

HLSR 是插件式(也有贴片 -SM 版本)的开环霍尔，五个标准量程：10、20、32、40、50A RMS，测量范围能到 2.5 倍额定值——比如 HLSR 20-P，额定 20A RMS，实际能测到 ±50A。

它的几项硬参数：

精度 ±1% @ 25℃，@105℃ 时是 ±3.4%(这个后面要展开说)

带宽 400kHz，响应时间 2.5µs

单电源 +5V，也有 +3.3V 的 /SP33 型号

输出是 2.5V 基准 ±0.8V @ 额定电流，内部有 2.5V 参考，也可以外部接入

占板面积只有 3.87cm²，高度 12mm

CTI 600，爬电和电气间隙 8mm

原边跳线电阻 0.21mΩ(25℃)/ 0.29mΩ(105℃)

工作温度 -40 到 105℃

过 UL 508、CAT III PD2，应用标注为 Drives、Power Supplies、Renewable Energies、Welding

注意它是开环霍尔，不是闭环。选型时别看到 LE M 就默认高精度，HLSR 的定位是驱动器里性价比高的快速电流反馈，精度要求和磁通门那类完全不是一个量级。

几个容易翻车的点

第一，105℃ 那个 3.4% 别不当回事。 HLSR 的 ±1% 是 25℃ 指标，家电驱动板夏天满载，模块腔体内 80 到 90℃ 很常见。如果你按 ±1% 的精度去设定过流保护阈值，全温范围下会不准。过流阈值要留足余量，或者干脆用传感器的 OCD 硬比较器，别全靠软件。

第二，比率输出(ratiometric)的 ADC 参考电压要对齐。 带 /SP2、/SP4 后缀的型号，输出是跟供电电压成比例的。这时候 MCU 的 ADC 参考如果取自另一个源，供电一波动，读数就漂。要么传感器供电和 ADC 参考同源，要么选固定输出的版本。

第三，原边走线的发热和截面。 50A RMS 走 PCB 铜箔不是画根线就完事的，原边那几个焊盘的热设计要单独算。GO 系列 0.75mΩ 看着小，但电流平方乘上去，长时间满载照样发热，热量会传导到传感器本身，影响精度。

第四，回流焊之后会有偏移。 贴片 IC 类的电流传感器，焊接应力和 PCB 翘曲会引入一点固定偏移。要求高的场合，产线上做一次零点校准能省掉后面很多麻烦。

第五，GO 系列的隔离是按 SOIC 封装算的。 4mm(SOIC-8)和 7.4mm(SOIC-16)是器件本身的爬电距离，PCB 这边的走线开槽、开孔你得自己配合。器件合格不等于系统合格。

真要动手的话，建议先把板子的峰值电流、PWM 频率和过流保护的响应时间这三个数定下来，再回头看是走 GO 贴片还是 HLSR 插件——多数情况下，家用功率段 GO 系列就够了，商用和大功率再往上够。浮思特是莱姆 LEM 的代理渠道，GO 和 HLSR 的规格书、SPICE 模型、Gerber 封装库都有现成的，需要样片或者帮你核一遍安规间距，随时找我们。