電力電子的發展趨勢與其他電子領域的發展趨勢沒有什么不同——更大規模集成加降低元件數量。但是，由于電力電子系統中存在散熱器、磁性元件與線圈等元件，使高水平集成更加困難。微機電系統（MEMS）已在檢測系統得到應用，并可能應用于系統的其他部分。

　　傳統的電流變送器不適合于家電產品和空調系統市場，因為它們體積太大、價格高昂。而一種成本較低、體積較小的變送器則使得測量這些系統的電流成為可能，唯一受到的限制是漏電、間隙和絕緣等級等外界因素。

　　用于LEM自己的LTS電流變送器的應用定制集成電路（ASIC）采用一個尺寸僅有22.2mm(長)×10mm(寬)×24mm(高)的 PCB安裝封裝，實現了這種霍爾效應閉環變送器。然后，LEM又開發了使用霍爾效應開環技術的ASIC，誕生了一系列范圍廣泛的變送器產品，最小型號的尺寸只有18.7mm(長)× 16.7mm(寬)×10.7mm(高)。

　　這些ASIC集成了電流變送器所需要的電路（場檢測元件，全部有源電子元件，如放大器、晶體管、二極管、齊納管、電壓基準等）。某些部分采用了專門的硅技術以改進性能，如偏置漂移和增益漂移。磁性電路元件與外殼仍與ASIC分開。

　　微型化接下來的步驟是將這些余下的磁芯元件集成到ASIC封裝中。

　　Minisens/FHS可將一個待測電流的磁場轉換為一個電壓輸出。這個“初級”電流流經一根電纜或PCB走線（此電纜或PCB走線位于IC旁但與IC電氣隔離）。IC中的霍爾效應器件測量磁場，這個磁場通過一個放置在IC頂部的磁通會聚器，聚焦在霍爾元件部位。

　　會聚器的形狀對某些方面作了優化，包括測量普通PCB電流水平時會遇到的磁場靈敏度（增益）以及線性度。

　　會聚器提供系數約為8的無噪聲增益。霍爾元件的輸出通過自旋技術作上變頻，這樣既可以探測到小磁場，又不會有偏移或1/f噪聲問題。IC對初級電流磁場的靈敏度最高為600mV/mT。

　　這就是霍爾效應開環技術的基本工作原理，而所有這些均集成在一只小型IC封裝中。

　　探測的電流可以為正，也可以為負。通過檢測磁場的極性，產生一個正電壓輸出或負電壓輸出，該輸出相當于由無磁場時初始偏移所確定的基準電壓。標準的初始偏移為2.5V（內部基準）。用戶可以指定一個2～2.8V之間的外部基準。

　　Minisens最普通的用法是將其放在一個PCB走線上方，該走線承載著需要測量的電流。為優化變送器的功能，需要在走線的尺寸上應用一些簡單的規則。通過改變PCB和走線結構，可以測量2～100A之間的電流。一種可行的方法是將IC直接放在某根PCB走線上。我們將這種方式叫“設計 1”見圖1。

圖1 一種可行的PCB設計：走線位于Minisens的正下方

　　在這種方式中，PCB板用于隔離，可測量的電流大小為2～20A。

　　將變送器放在電路板的另一面，但仍然直接跨在走線上，這樣可以改善絕緣性能。電路板的厚度及走線本身都會影響靈敏度，因為它們都直接影響著檢測元件（位于IC內部）與初級導體之間的距離。值得注意的是，較窄走線的靈敏度更高。不過，走線越窄，溫度升得也越快。

　　走線的溫升決定了可以連續施加的最大安全電流值。采用變寬度走線可以獲得靈敏度與走線溫升的最佳組合。銅的溫度受限于PCB材料的玻璃轉變溫度（135℃），而Minisens的最大工作溫度為125℃。出于安全邊際考慮，最好讓走線工作在低于115℃的溫度下（UL建議不超過100℃）。為維持這些溫度水平，走線的寬度、厚度和形狀都非常重要。

　　對于小電流（低于10A），建議用初級走線做幾個圈，以增加初級電流產生的磁場。對單根走線，Minisens周圍走線的寬度最好大于其下方的走線寬度（以降低溫升）。我們將這種設計叫做“多圈”。

　　舉例來說，可以采用四圈設計如圖2所示，Minisens位于PCB的反面，這是一種高絕緣度的結構。另一種增加靈敏度的方法是使用較窄的走線。

圖2 四圈走線設計/高絕緣度結構

　　高絕緣性來自于經改善的爬電間距與隔離間距，因為初級導體（四圈走線）位于低壓電子元件所在PCB板的反面。這種情況下，確保兩種距離都為8mm（PCB的特性：1.6mm/70μm Cu）（走線寬度：Minisens下為0.78mm，其他地方為3mm）。

　　采用這種設計，在85℃環境溫度下，可以測量5A的額定初級電流（條件：自然通風，30℃走線溫升）。測量范圍為±15A，靈敏度為130mV/A，對15A電流輸出產生2V電壓。

　　用其他技術可以進一步增加靈敏度，如在Minisens上方用一個“跳線”與PCB走線構成一個回路，或在不同PCB層之間實現多個圈。測量較大電流時，可以將變送器定位于距初級導體較遠的地方。