固态电池高倍率快充时代，充电桩电流检测如何选？

国庆期间，我国在固态电池领域再获重大突破：中国科学院物理研究所黄学杰团队联合华中科技大学、中科院宁波材料所等单位发布新成果：一种“阴离子调控”的全固态锂电池界面技术，成功解决了固态电解质与锂电极接触不良的问题。这为高能量密度电池的量产化迈出了关键一步，也意味着未来电动车将具备更高倍率的快充能力。

电池“能充得更快”了，充电桩自然也要“能供得更快”。华为、比亚迪、超聚变等企业近期陆续展示了 兆瓦级液冷超充方案——系统电压达1000V，单枪电流超过1000A，功率密度再创新高。而这些对充电桩的电流检测也提出了更高的要求。
于是，问题来了：

电流传感器如何选？小体积PCB焊接式霍尔电流传感器，能否直接用于充电桩PFC模块的电流检测？

PFC电路测什么电流？

PFC（Power Factor Correction，有源功率因数校正）是AC/DC模块的前级环节，用于让输入电流波形与电压同步，提高功率因数、减少谐波。

在充电桩中，它通常是三相交错式PFC结构，由多路功率模块并联实现。

PFC电路中常见的测量点有两个：

1.电感电流（DC侧，用于电流环控制）

2.输入总电流（AC侧，用于保护与功率监测）

电流范围从几安培到几百安培不等，取决于功率等级，因此，传感器必须具备高带宽（几十~上百kHz PWM）、拥有良好绝缘（AC输入对DC链路高共模）、能 快速响应（µs级电流环）。同时PFC模块工作时会产生热量，传感器还要有较高的温度稳定性，温度漂移应最小化。

1000A级液冷超充桩的电流检测需求

1. 技术要求

• 液冷超充桩需实时监测高达1000A的直流/交流电流，要求传感器具备：
  • 高精度（误差≤1%）
  • 快速响应（微秒级）
  • 高绝缘耐压（≥4.3kV AC）
  • 低温漂和高稳定性
• 目前市场主流液冷超充桩（如华为600A、超聚变800A）已开始向1000A级发展，对传感器的带宽、噪声、线性度等指标要求更高。

2. 安全与可靠性

充电桩需符合IEC 61800-5-1、IEC 62109-1等标准，确保在高压、大电流环境下的安全运行。传感器的绝缘设计和过载保护能力至关重要。

下面以某国内某企业生产的电流传感器为例，它与传统穿孔式霍尔不同，板载焊接型封装（SMD/Pin脚插装），通过 PCB 铜排或导电铜层引出原边电流路径。
这种结构带来几个显著优势：

• 体积小：直接焊接在功率板或控制板上，节省空间；
• 集成性强：输出端可直接连入主控ADC通道，减少外部接线；
• 低干扰：母排距离短，信号路径一致性好；
• 装配效率高：无需穿线或额外绝缘件，SMT工艺即可批量化生产。

该传感器具备以下电气特性：

• 额定电流 ±200A（峰值可达 ±375A）覆盖大多数PFC；
• 带宽 250kHz和响应时间2.5µs完全满足PFC电路的高频采样需求；
• 精度和线性度：精度±1%，非线性误差≤0.5%，符合PFC电路对电流采样的精度要求；
• 绝缘和安全：交流耐压4.3kV/1min，爬电距离>8mm，符合IEC 61800-5-1和IEC 62109-1标准，适用于高压PFC应用。原副边绝缘设计，确保安全隔离。
• 温度稳定性：工作温度范围-40°C~105°C，温度漂移控制在±1.6%，适合PFC模块的热环境。
• 原边电阻 0.21mΩ；

这让它在几十到几百安电流范围内，非常适合高频电流检测与闭环控制。

在PFC电路中的应用可行性

适合放在哪

• 电感回路出口（L后端）：信号干净、dv/dt较低；
• 整流桥与MOSFET之间：用于采集输入支路电流；
• 模块化并联支路：每路约几十到两百安，匹配该型号量程。

不建议放在哪

• MOSFET 源极或高dv/dt节点（容易感应噪声）；
• 总母线（>500A）或模块合流处（量程不够）。

以实际例子看匹配度

假设一个30kW PFC模块，800V输出，电流约37A RMS，峰值50A：选用 80A或 100A的量程型号即可。
功耗仅 I²R = 50²×0.00021 ≈ 0.53W，热量极低，可依靠PCB铜层自然散热。

即便在三相交错结构中，每路电流也在几十安量级，该传感器可轻松胜任闭环控制与保护任务。

配合简单的 RC 滤波（1kΩ + 4.7nF），输出信号可直接送入DSP或MCU的高速ADC，实现实时电流采样。

与其他方案对比

工程注意事项

• 保持电流路径短：原边铜层尽量宽厚，避免额外引线环路。
• 供电与信号隔离：使用隔离5V电源，副边信号线屏蔽处理。
• 滤波与保护：RC滤波、TVS保护、共模扼流圈抑制高频尖峰。
• 采样速率：ADC ≥ 500kS/s，滤波截止约为两倍开关频率。
• 热验证：满载运行测试，确保PCB铜层温升<20℃。

结语：

不论是现有的充电桩，还是未来兆瓦级的固态电池充电桩，小体积PCB焊接式霍尔电流传感器在技术参数、安全性、稳定性等方面均满足PFC电路的严格要求，是PFC电流采样的优选方案，也是实现“紧凑、高效、安全”的新一代快充电源模块的重要组成。而且通过合理的布局、校准和信号处理，可进一步提升系统的功率因数校正效果和可靠性。