什么是无芯电流传感器？电流传感器是被测量的电流在电流路径周围产生磁场，通过用磁传感器检测该产生的磁场，从而可以测量电流量的装置。“无芯电流传感器”是电流传感器类型之一，没有磁芯。
1.概述：什么是无芯电流传感器？
本页介绍了无芯电流传感器 IC 的原理和特点。了解了它的原理和特点后，您可以更深入地了解如何使用和它的优点。 （Currentier 是 AKM 无芯电流传感器 IC 的品牌名称，它具有独特的功能，并在“Currentier 是...”
链接中进行了介绍 。）
电流传感器是一种利用磁传感器的输出来产生与电流量成比例的信号的设备，磁传感器可检测流经电路板和线路的电流。无芯电流传感器是电流传感器的一种类型，没有磁芯。其他电流检测方法，例如有芯电流传感器，在链接“电流传感器的类型和特性”中进行了更详细的说明。
图 1 是通用无芯电流传感器 IC 封装示意图。无芯电流传感器 IC 由以下三个组件组成：
1. 封装（包括初级导体）
2. 磁传感器（主要是霍尔元件）
3. ASIC
无芯电流传感器 IC 的配置非常简单；磁传感器检测流过初级导体的测量电流产生的磁场，ASIC 校正和放大来自磁传感器的信号。在本页的后面，我们将更详细地解释这三个组件的作用。
通用无芯电流传感器封装示意图（透视图/横截面图）
图1. 通用无芯电流传感器封装示意图（透视图/横截面图）
2. 包的作用
无芯电流传感器IC中封装的作用是1.产生磁场和2.确保绝缘。
2-1. 磁场的产生
一次导体参与磁场的产生。一次导体是测量电流的通路，具有磁场发生器的作用。测量电流从印刷电路板流入一次导体，并在一次导体周围产生与电流量成比例的磁场B。一次导体由封装引线框架制成。
分流电阻+隔离放大器/隔离ADC是另一种常用的电流检测方法，但这种方法的缺点是热设计困难。这是因为这种方法基于I到V的转换，并且电阻R需要足够大才能保证输出电压V。
相比之下，对于无芯电流传感器IC，一次导体只是测量电流的路径，由于一次导体只需产生磁场，因此电阻R可以足够小。由于功率P与电阻R成正比，因此电阻值R较小的无芯电流传感器IC产生的热量较少。由于发热量低， 可以实现系统小型化 （减小基板和设备的尺寸）。
如上所述，无芯电流传感器IC发热较低，但AKM的无芯电流传感器Currentier非常出色，因为其初级导体的电阻值非常小，可以抑制发热。有关更多详细信息，请单击 “Currentier是……？”。
图2. 通用无芯电流传感器封装示意图（透视图/横截面图）
图 2. 通用无芯电流传感器封装示意图（透视图/横截面图）
图 2. 通用无芯电流传感器封装示意图（透视图/横截面图）
2-2. 绝缘保证
无芯电流传感器IC的另一个优点是易于确保绝缘。图2显示了一般无芯电流传感器封装的示意图（透视图/横截面图）。
一般无芯电流传感器IC封装内部，在一次侧导体上放置绝缘膜，ASIC置于其上，而在封装外部，通过分配一次侧导体与二次侧端子之间的爬电距离和电气间隙来实现规定的绝缘性能。
*比较内部结构，Currentier 与其他通用无芯电流传感器 IC 之间存在显著差异。链接 “Currentier 是……？” 详细说明了差异及其影响。
3.磁传感器的作用
磁传感器的作用是测量由初级导体产生的磁场。霍尔元件主要用作磁传感器，利用霍尔效应并输出与磁场成比例的电压。流过初级导体的电流产生的磁场与电流成比例。因此，霍尔元件的输出与流过初级导体的电流也成比例。
霍尔元件对磁场有反应并且不连接，这样可以保证一次导体（高压侧）和电流传感器输出之间的绝缘。
一般无芯电流传感器 IC 通过绝缘膜确保绝缘，如 2-2 中所述。霍尔元件有两种类型：Si 霍尔元件和复合半导体霍尔元件。除 AKM 外，霍尔元件都置于 ASIC 内部，由 Si 制成。霍尔效应取决于 霍尔元件材料的电子迁移率，Si 约为 1450 (cm2/Vs)。该值比 InAs（Currentirer 使用 InAs）的电子迁移率小得多，InAs 约为 Si 霍尔元件的 1/24，这会导致分辨率方面的问题（表 1）。
表1.霍尔元件的材料和电子迁移率
表1.霍尔元件的材料和电子迁移率
电流产生的磁场可以用直流电 (DC) 或交流电 (AC) 来测量，因为其绝对值相同。测量直流电的能力与电流互感器 (CT) 等电磁感应方法不同。
此外，由于没有像有芯电流传感器那样的磁芯，因此原则上不存在磁滞。（图3）因此，即使在零电流附近也可以进行高精度、高重复性的测量。
图3. 芯式电流传感器结构图（开环型）
图3. 芯式电流传感器结构图（开环型）
市场上不仅有霍尔元件，还有带磁阻元件 (MR) 的无芯电流传感器 IC。然而，MR 被认为不适合用作电流传感器的磁传感器。这是因为存在以下问题：
大电流作用后，特性发生不可逆变化（由大电流产生的磁场引起）
零电流附近的线性度恶化（由巴克豪森效应引起*1）
磁滞
外部磁场影响
因此，当施加过电流时，MR（电流灵敏度和偏移）的特性会发生变化，并且 MR 不如带有霍尔元件的电流传感器那么准确。
*1 巴克豪森效应
因磁场引起磁场壁不连续运动而产生噪声的现象。对于电流传感器，噪声在零电流附近产生，此时磁场较弱，导致线性度恶化。
4. ASIC 的作用
ASIC的功能为1.磁传感器信号的放大，2.电流灵敏度的调整，3.零电流电压的调整，4.温度补偿。
由于采用了ASIC，无芯电流传感器IC是一种易于使用且受温度特性影响较小的产品。
此外，原边无需隔离电源，这是无芯电流传感器IC在设计和布局方面的一大优势。
5. 总结
如上所述，无芯电流传感器IC的构造非常简单。
磁传感器检测由流过初级导体的测量电流产生的磁场，IC对来自磁传感器的信号进行校正和放大。
无芯电流传感器IC具有以下优点：
低热
检测交流和直流电流
无磁滞
初级侧无需隔离电源
但同时也存在着缺点：
低分辨率
响应时间延迟
AKM 的无芯电流传感器 IC “Curretier” 克服了上述缺点。