傳感器市場(chǎng)觀察之電流傳感器
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- 發(fā)布時(shí)間:2024-03-16 20:50
近日,調(diào)研機(jī)構(gòu)MarketsandMarkets在關(guān)于電流傳感器市場(chǎng)規(guī)模的報(bào)告中指出,2023年全球電流傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為28億美元,預(yù)計(jì)到2028年將有望達(dá)到47億美元。在此期間,其市場(chǎng)規(guī)模將以10.4%的復(fù)合年增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)。
何謂電流傳感器?
電流傳感器是一種檢測(cè)電流并將其轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的輸出電壓的元件,輸出電壓與通過(guò)測(cè)量路徑的電流成正比。在制造業(yè)中,電流測(cè)量在許多電力和儀器儀表系統(tǒng)中至關(guān)重要,電流傳感器可檢測(cè)導(dǎo)線中的電流并產(chǎn)生與之成正比的信號(hào),其中生成的信號(hào)可以是模擬電壓或電流,甚至是數(shù)字輸出。該信號(hào)可用于在電流表中顯示測(cè)量到的電流,或存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)中作進(jìn)一步分析。傳統(tǒng)應(yīng)用中,電流傳感多用于電路保護(hù)和控制,但隨著技術(shù)的進(jìn)步,它已成為監(jiān)測(cè)和提高風(fēng)扇、泵、電機(jī)和許多其他電氣負(fù)載性能的一種方法,以確保各種最終用戶(hù)行業(yè)的正常運(yùn)行。
電流傳感器依據(jù)測(cè)量原理不同,主要可分為分流器、電磁式電流互感器、電子式電流互感器等。其中,電子式電流互感器包括霍爾電流傳感器、羅柯夫斯基電流傳感器及專(zhuān)用于變頻電量測(cè)量的AnyWay變頻功率傳感器(可用于電壓、電流和功率測(cè)量)等。相較于電磁式電流傳感器相,電子式電流互感器沒(méi)有鐵磁飽和,傳輸頻帶寬,二次負(fù)荷容量小、尺寸小、重量輕,可以說(shuō)是今后電流傳感器的主要發(fā)展方向。
以霍爾電流傳感器為例,霍爾原理電流傳感器是基于霍爾磁平衡原理(閉環(huán))和霍爾直測(cè)式(開(kāi)環(huán))兩種基本原理,其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng)【1】?;魻栯娏鱾鞲衅骺梢詼y(cè)量各種類(lèi)型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電。它主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電信和公用事業(yè)領(lǐng)域,以及醫(yī)療、航空航天與國(guó)防、消費(fèi)電子、汽車(chē)和鐵路行業(yè)的電流監(jiān)控、過(guò)流故障檢測(cè)和功率測(cè)量等。
目前市場(chǎng)環(huán)境中,霍爾電流傳感器在自動(dòng)駕駛汽車(chē)和機(jī)器人等先進(jìn)應(yīng)用中的采用激增,預(yù)計(jì)將刺激當(dāng)前傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng)。例如,ACS714ELCTR-30A-T霍爾電流傳感器模塊可以為機(jī)器人和汽車(chē)應(yīng)用中自主設(shè)備的交流或直流電流感應(yīng)提供精確的解決方案。這些應(yīng)用中使用的磁傳感器高效、精確、可靠、堅(jiān)固,而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。磁性電流傳感器制造商正大力投資于不同的磁性傳感技術(shù),如隧道磁阻(TMR)和巨磁阻(GMR),以提高其領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)并鞏固其市場(chǎng)地位。此外,這些企業(yè)還通過(guò)推出新產(chǎn)品來(lái)擴(kuò)大其電流傳感器產(chǎn)品組合,以滿足不同終端用戶(hù)的需求。例如,德州儀器公司于 2023年8月推出了適用于高壓系統(tǒng)的最低漂移隔離霍爾電流傳感器 TMCS1123,以及無(wú)需外部分流電阻器的非隔離電壓軌電流分流監(jiān)控器產(chǎn)品組合。
微型化趨勢(shì)
當(dāng)前,微型化是電流傳感器市場(chǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一,可穿戴設(shè)備、醫(yī)療植入物、電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)和控制系統(tǒng)等各種應(yīng)用對(duì)電流傳感器的需求不斷增加,推動(dòng)了這一趨勢(shì)的發(fā)展。電流傳感器微型化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為:根據(jù)應(yīng)用減小尺寸和重量、提高性能、與大型傳感器相比降低成本,以及加強(qiáng)與其他電子元件的集成等。
但與此同時(shí),電流傳感器的微型化發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn),需要利用不同的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)。例如,在傳感器微型化的同時(shí)需要保持精度和靈敏度,這可以通過(guò)使用新材料和制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn);需要降低微型電流傳感器的功耗,可以通過(guò)使用低功耗電子器件和優(yōu)化傳感器設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)電流傳感器微型化的一些技術(shù)包括:使用新材料(如石墨烯和碳納米管)使電流傳感器更小、更靈敏;使用新的制造技術(shù)(如三維打印和微機(jī)械加工)制造具有復(fù)雜幾何形狀的微型電流傳感器;使用集成電路減小電流傳感器的尺寸和功耗;以及使用無(wú)線通信將電流傳感器的輸出傳送到遠(yuǎn)程位置,從而減小傳感器的尺寸和復(fù)雜性等。
電流傳感器微型化正處于快速發(fā)展的領(lǐng)域,新技術(shù)也在不斷開(kāi)發(fā)中,預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)仍將繼續(xù),因?yàn)檫@將使電流傳感器能夠開(kāi)發(fā)出新的創(chuàng)新應(yīng)用,拓展到更多應(yīng)用場(chǎng)景中。
市場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化
1)技術(shù)層面隔離式細(xì)分市場(chǎng)增長(zhǎng)較快
從技術(shù)的角度,全球電流傳感器市場(chǎng)分為隔離和非隔離。隔離技術(shù)領(lǐng)域的電流傳感器市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),可以歸因于磁性電流傳感器在廣泛應(yīng)用中的可用性,以及全球?qū)Υ判噪娏鱾鞲衅魅找嬖鲩L(zhǎng)的需求。磁性電流傳感器精度高、動(dòng)態(tài)范圍廣、響應(yīng)速度快,適用于數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器和電信電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和逆變器以及不間斷電源(UPS)等電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用。此外,下一代電子設(shè)備中的轉(zhuǎn)換和電源管理應(yīng)用也在不斷增加,這就要求磁性電流傳感器具有可靠性、耐用性和準(zhǔn)確性。
2)用戶(hù)層面汽車(chē)行業(yè)占據(jù)較大份額
以最終用戶(hù)為基礎(chǔ),全球電流傳感器市場(chǎng)可細(xì)分為汽車(chē)、消費(fèi)電子、電信、醫(yī)療等。隨著電動(dòng)汽車(chē)的日益普及,電流傳感器的使用將有顯著的進(jìn)步和增長(zhǎng)。由于電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(HEV)/電動(dòng)汽車(chē)(EV)系統(tǒng)的主要能源,因此了解電池的充放電周期非常重要。電流傳感器是充放電周期的主要信息來(lái)源,同時(shí)也向電池管理系統(tǒng)報(bào)告電池的健康狀態(tài)(SOH)。這些傳感器可以安裝在車(chē)載或外部。隨著混合動(dòng)力汽車(chē)/電動(dòng)汽車(chē)電池容量的增加,對(duì)更大電流范圍的要求也越來(lái)越高,從而加速了對(duì)電流傳感器的需求。
3)區(qū)域?qū)用鎭喬貐^(qū)市場(chǎng)增長(zhǎng)最快
據(jù)MarketsandMarkets的預(yù)測(cè),未來(lái)五年內(nèi),亞太地區(qū)電流傳感器市場(chǎng)將以最高的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。到 2028年,該地區(qū)可能將占據(jù)電流傳感器市場(chǎng)的最大份額。這一增長(zhǎng)得益于電流傳感器在汽車(chē)、樓宇自動(dòng)化、能源與電力以及制造業(yè)中的使用增加。亞太地區(qū)是汽車(chē)行業(yè)最重要的地區(qū)之一。該地區(qū)乘用車(chē)制造和銷(xiāo)售數(shù)量的快速增長(zhǎng),以及越來(lái)越多的電動(dòng)車(chē)/混合動(dòng)力車(chē)采用隔離式電流傳感器,推動(dòng)了亞太地區(qū)電流傳感器的增長(zhǎng)。
此外,亞太地區(qū)快速的城市化進(jìn)程和電流傳感器制造商在研發(fā)方面的投資增加也極大地促進(jìn)了市場(chǎng)的增長(zhǎng)。例如旭化成、TDK、TAMURA、傳感電子技術(shù)公司、Kohshin Electric、歐姆龍和ABLIC等一些提供電流傳感器的主要企業(yè)總部均設(shè)在該地區(qū)。
據(jù)了解,當(dāng)前全球電流傳感器市場(chǎng)的主要參與者有旭化成(日本)、英飛凌(德國(guó))、Allegro MicroSystems(美國(guó))、LEM International SA(瑞士)、Melexis(比利時(shí))、TDK(日本)、Aceinna(美國(guó))、霍尼韋爾(美國(guó))、TAMURA(日本)、德州儀器(美國(guó))、Silicon Laboratories(美國(guó))、寧波希磁電子科技有限公司(中國(guó))、甲神電機(jī)株式會(huì)社(日本)、雅居樂(lè)集團(tuán)(中國(guó))、KOHSHIN ELECTRIC CORPORATION(日本)、Yageo Group(中國(guó))、VACUUMSCHMELZE GmbH&Co.KG(德國(guó))、意法半導(dǎo)體(瑞士)、歐姆龍(日本)、ICE Components(美國(guó))、Magnesensor Technology(美國(guó))和American Aerospace Controls等眾多企業(yè)。它們的技術(shù)動(dòng)向以及發(fā)展方向,也或多或少影響著整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。
例如:2023年5月,英飛凌科技公司收購(gòu)了瑞典初創(chuàng)公司Imagimob,以增強(qiáng)其微控制器和傳感器的TinyML邊緣人工智能功能。Imagimob的平臺(tái)可在嵌入式設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)從音頻事件檢測(cè)、語(yǔ)音控制、預(yù)測(cè)性維護(hù)、手勢(shì)識(shí)別、信號(hào)分類(lèi)到材料檢測(cè)等廣泛的用例。
2023年4月,日本TDK公司宣布,計(jì)劃從2025年上半年起將其日本TDK淺間技術(shù)工廠的產(chǎn)能提高一倍,以加強(qiáng)其TMR磁傳感器生產(chǎn)系統(tǒng),應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的需求。
2022年10月,美國(guó)德州儀器公司開(kāi)設(shè)了一家新的300毫米晶圓制造廠RFAB2,以支持電子領(lǐng)域半導(dǎo)體的未來(lái)增長(zhǎng)。新工廠與RFAB1相連,后者于2009年開(kāi)業(yè),是全球首批300毫米模擬晶圓廠之一。全面投產(chǎn)后,這些工廠每天將生產(chǎn)超過(guò)1億個(gè)模擬芯片。
?。ū疚木C合整理自MarketsandMarkets發(fā)布的報(bào)告)
