具有50至200年测量能力的直流传感器集成电路的直流载流能力和熔断特性
具有50至200年测量能力的直流传感器集成电路的直流载流能力和熔断特性
作者:艾凡Shorman迦马特森和肖恩米兰,快板微系统公司,有限责任公司亚博棋牌游戏
前言
亚博棋牌游戏快板微系统有限责任公司提供了各种电流传感器集成电路解决方案,主要分为两大类:集成电路具有集成带电导体和设计配合外部磁芯使用的集成电路。在具有集成带电导体的电流传感器集成电路中,有两个封装可以用于测量50至200的电流［1］: LR和CB。由于采用了集成带电导体,所以这些IC需要与测量的电流串联。为了降低集成导体的功耗,导体的电阻极低(LR封装的电阻为200μΩ,CB封装的电阻为100μΩ)。需要了解这些IC在发生直流电流,短路,浪涌电流或其他故障情况下的热性能。设计师们可以通过这种方式设计PCB布局和保护功能,以优化电流传感器的性能和了解应用中的边界条件。
背景
CB封装(图1)和LR封装(图2)都会在本应用说明中进行评估。多种器件都可以以这种封装提供,如表1所示,也可以到快板网站查找(点击下面的器件编号获取更多信息)。
表 1：器件和封装
执行的测试
快板电流传感器集成电路的热性能经过了两种测试:高电流瞬时脉冲测试和直流恒流测试。在第一项测试中,封装承载设定大小的电流脉冲,时间在两个边界条件下测量:晶片温度超过最高结温(165°C)的时间,以及熔断电流导体的时间。在第二项测试中，封装承载恒定直流，并记录稳态晶体温升。
注意，测试取决于印刷电路板的设计。在本应用说明中执行的所有测试中,器件焊接到标准快板评估电路板上［2]（图 3 和图 4）。电路板的散热属性会因为PCB布局以及附近其他器件的影响而发生很大变化。在电流小于150时,这种情况尤为明显。这些测试的目的是为测试器件的热性能提供一般指南。每种封装的热性能还会在将要使用的特定应用中进行验证。通过遵循下述几个基本的布局指南就可以获得急速地演示电路板的热性能。
热性能测试布局指南
在对快速的电流传感器IC进行PCB布局设计时,有几个关键元素有助于提升热性能。其中包括：在焊垫区位置周围设置秘密集的热通孔，在电流路径正下方设置多层金属以加快散热，还可以在尽量靠近器件的位置设置散热元件
（参考图 5）。使用的评估电路板为 8 层电路板，通常每层为 2 盎司铜。通常不需要层重超过2盎司,因为PCB的布局设计非常精密,已经考虑到热性能。
高电流脉冲测试
LR和CB封装高电流脉冲测试会在多个峰值电流水平下进行。所有数据都在25°C环境温度下获得。图6中仅显示了LR封装的测试结果,因为实验室设备的最大电流承载能力仅为700,不足以熔断CB封装。
参考图 6，绿色区为安全工作区（这表示没有超过最高结温）。橙色区显示的是已经超过最高结温的区域，但是电流导体尚未熔断。LR封装高电流脉冲测试结果表明，在电流达到 300 A 时，超过最高结温需要 2 秒以上的时间。在 675 A 电流条件下，熔断点和超过最高结温的时间点几乎同时发生，间隔大约为 100 ms。
直流载流能力
LR封装和CB封装均接受了直流载流量能力测试。测试结果如图 7 所示。两种封装的载流能力测试结果都非常优秀。CB封装的载流量高于 LR 封装；但是，LR 封装更小，而且通过载流导体的电阻加倍，因此这种结果是在预期范围内的。
LR封装在50直流电流条件下的温升仅为20°C。CB封装在 100 A 直流电流条件下的温升也为 20°C。这一数据是在 25°C 环境温度条件下获得的，但是可以用于对任意工作温度条件下的传感器进行降额。
结论
本应用说明中的测试结果表明LR和CB封装的热性能均十分出色。LR封装可以承载很大的电流，尤其是考虑到其尺寸仅有 6.4 mm × 6.4 mm × 1.5 mm。CB 封装更大一些，具有非常优秀的载流能力，
可以承载200直流电流,同时温升却仅有约85°C。本应用说明中的数据可以作为快板电流传感器集成电路设计指南,也可以用于为超过应用工作温度范围的应用的连续电流进行降额。请访问快板电流传感器登录 页面。
1对于电流强度小于50的应用,请参阅//www.wangzuanquan.com/en/insights-and-innovations/technical-documents/hall-effect-sensor-ic-publications/dc-and-transient-current-capability-fuse-characteristics了解更多信息。