【導(dǎo)讀】本文介紹了使用霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路的一些進(jìn)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(jìn)以及 UPS、逆變器和電池監(jiān)控的典型應(yīng)用電路的一些示例。
本文介紹了使用霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路的一些進(jìn)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(jìn)以及 UPS、逆變器和電池監(jiān)控的典型應(yīng)用電路的一些示例。
介紹
過(guò)去十年，工業(yè)、汽車(chē)、商業(yè)和通信系統(tǒng)對(duì)低成本、、小尺寸電流傳感器解決方案的需求迅速增長(zhǎng)?？梢允褂酶鞣N技術(shù)將電流轉(zhuǎn)換為成比例的電壓?；魻栃?yīng)磁性探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)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(gè)硅芯片上。 [1] 新的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn) BiCMOS 技術(shù)的系統(tǒng)使用使得 IC 性能得到進(jìn)一步提高。通過(guò)支持在同一電流傳感器 IC 中集成電源保護(hù)等附加功能，這些還為新產(chǎn)品方法打開(kāi)了大門(mén)。
包裝理念
Allegro 電流傳感器 IC 器件的特點(diǎn)是將單片線性霍爾 IC 和低電阻初級(jí)電流傳導(dǎo)路徑集成到單次注塑封裝中。通過(guò)霍爾傳感器相對(duì)于銅導(dǎo)體的緊密接近和定位來(lái)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(cè)量系統(tǒng)的終尺寸、形狀和附加組件取決于待測(cè)量的初級(jí)電流的幅度。本節(jié)詳細(xì)介紹了不同電流測(cè)量范圍的創(chuàng)新封裝技術(shù)。
電流高達(dá) 20 A
對(duì)于高達(dá) ±20 A 的小標(biāo)稱(chēng)電流，霍爾芯片和主電流路徑采用標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的磁耦合。因此不需要通量集中器。用于電流檢測(cè)的銅路徑的內(nèi)阻通常為 1.5 mΩ，以實(shí)現(xiàn)低功耗。電源端子也與低壓信號(hào) I/O 引腳電氣隔離。精心的 IC 和封裝設(shè)計(jì)可以進(jìn)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(jí)銅導(dǎo)體和單個(gè)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(jí)導(dǎo)體（銅，左）、通量集中器（紅色）以及線性 sip 霍爾 IC（黑色）和信號(hào)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(jìn)行比較。
電流高達(dá) 200 A
對(duì)于更高的電流，必須增加銅導(dǎo)體的橫截面以適應(yīng) CB 封裝中提供的材料內(nèi)的電流密度。由于較厚的導(dǎo)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(guò)組裝。通過(guò)精心設(shè)計(jì)系統(tǒng)，初級(jí)導(dǎo)體電阻通常低至 100 ?Ω，并且初級(jí)路徑和信號(hào)側(cè)之間可實(shí)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(lèi)型的照片。
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