霍爾效應電流傳感的趨勢
發(fā)布日期:2023-10-08
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本文介紹了使用霍爾效應電流傳感器集成電路的一些進展。本文檔包含將主電流路徑合并到系統(tǒng)中的各種封裝概念、IC 參數(shù)的主要改進以及 UPS、逆變器和電池監(jiān)控的典型應用電路的一些示例。
介紹
過去十年，工業(yè)、汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)對低成本、、小尺寸電流傳感器解決方案的需求迅速增長?？梢允褂酶鞣N技術(shù)將電流轉(zhuǎn)換為成比例的電壓。霍爾效應磁性探測器的優(yōu)點是與電流路徑的固有電壓隔離以及將霍爾元件和接口電子器件集成在單個硅芯片上。 [1] 新的設(shè)計理念和先進 BiCMOS 技術(shù)的系統(tǒng)使用使得 IC 性能得到進一步提高。通過支持在同一電流傳感器 IC 中集成電源保護等附加功能，這些還為新產(chǎn)品方法打開了大門。
包裝理念
Allegro 電流傳感器 IC 器件的特點是將單片線性霍爾 IC 和低電阻初級電流傳導路徑集成到單次注塑封裝中。通過霍爾傳感器相對于銅導體的緊密接近和定位來優(yōu)化設(shè)備精度。低功耗和高電壓隔離是封裝概念的本質(zhì)特征。封裝電流測量系統(tǒng)的終尺寸、形狀和附加組件取決于待測量的初級電流的幅度。本節(jié)詳細介紹了不同電流測量范圍的創(chuàng)新封裝技術(shù)。
電流高達 20 A
對于高達 ±20 A 的小標稱電流，霍爾芯片和主電流路徑采用標準尺寸 SOIC8 表面貼裝封裝，如圖 1 和圖 3 所示。這提供了一種緊湊、薄型的解決方案，可兼容具有大批量自動化電路板組裝技術(shù)。倒裝芯片技術(shù)的使用可以優(yōu)化霍爾元件的有源面與被感測電流產(chǎn)生的磁場之間的磁耦合。因此不需要通量集中器。用于電流檢測的銅路徑的內(nèi)阻通常為 1.5 mΩ，以實現(xiàn)低功耗。電源端子也與低壓信號 I/O 引腳電氣隔離。精心的 IC 和封裝設(shè)計可以進一步改善器件的電壓隔離，
圖 1 ACS 封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，顯示 U 形初級銅導體和單個倒裝芯片安裝的霍爾 IC。
圖 2 CB 封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，顯示初級導體（銅，左）、通量集中器（紅色）以及線性 sip 霍爾 IC（黑色）和信號引腳（銅，右）。
圖 3 ±20 A（LC 封裝）和 ±200 A（CB 封裝）電流傳感器 IC 的照片，用硬幣顯示以進行比較。
電流高達 200 A
對于更高的電流，必須增加銅導體的橫截面以適應 CB 封裝中提供的材料內(nèi)的電流密度。由于較厚的導體和線性霍爾元件之間存在磁耦合，因此必須使用通量集中器。銅路徑、線性 SIP 霍爾器件和集中器在包覆成型之前經(jīng)過組裝。通過精心設(shè)計系統(tǒng)，初級導體電阻通常低至 100 ?Ω，并且初級路徑和信號側(cè)之間可實現(xiàn) 3 kV 的均方根隔離電壓（60 Hz，持續(xù) 1 分鐘）。圖 2 顯示了這種 ±200 A 電流傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖 3 顯示了該傳感器和 ±20 A 封裝類型的照片。
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