表面贴装电流传感器集成电路的直流和瞬态电流容量/熔断特性
表面贴装电流传感器集成电路的直流和瞬态电流容量/熔断特性
由Alex Latham和Scott Milne，
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介绍
亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems提供广泛的集成导体电流传感器IC解决方案产品系列。这些产品可用于测量各种应用中的电流，包括电机控制、逆变器、负载检测和管理以及过电流故障检测。对于正常工作电流高达80A的应用，Allegro提供了许多标准表面亚博尊贵会员贴装封装中的电流传感器IC，如SOIC-8、SOICW-16、QSOP-24和QFN[1]。由于它们的集成导体，这些传感器IC与它们所测量的电流串联放置。集成导体的电阻特别低（1.2 mΩ到小于0.3 mΩ，具体取决于封装），因此在正常工作条件下，它们产生的热量非常少。然而，与电流路径中的所有元件一样，了解它们在短路、浪涌电流或其他瞬态条件下承受高于额定额定容量的电流时的行为非常重要。
图1：传感器IC比较
执行的测试和结果限制
本研究的重点是基于SOIC-8、SOICW-16和QFN的电流传感器ic Allegro。值得注意的是，这些封装的内部结构可能因产品而异，即使它们使用相同的通用SOIC-8或SOICW-16封装外形。具体而言，测试的包装和相关产品如表1所示。
| 包裹 | 导体 | 产品 |
| SOIC-8 | LC1:1.2兆欧 | ACS711KLC公司 |
| ACS712型 | ||
| ACS713型 | ||
| ACS714型 | ||
| ACS715型 | ||
| ACS724LLC. | ||
| ACS725LLC. | ||
| ACS730KLC. | ||
| ACS71240型 | ||
| LC2:0.65兆欧 | ACS7225LC. | |
| ACS723LLC公司 | ||
| SOICW-16. | LA:1兆欧 | ACS710型 |
| ACS716型 | ||
| ACS720型 | ||
| ACS732KLA. | ||
| ACS733KLA. | ||
| 毫安：0.85兆欧 | ACS717型 | |
| ACS718型 | ||
| ACS722KMA电源 | ||
| ACS723KMA | ||
| ACS724KMA | ||
| ACS725毫安 | ||
| ACS732KMA |
||
| ACS733毫安 |
||
| ACS71020 | ||
| MC：0.265mΩ | ACS724型 |
对每个包装进行以下试验：
| 高电流脉冲行为 （保险丝特性） |
时间达到165°C模具温度与电流 |
| 熔断电流导体开路与电流的时间 | |
| 直流电流能力 | 芯片温度与直流电流和环境温度 |
除非另有说明，此处提供的所有数据都是在室温下收集的，这些数据是焊接到Allegro开发的特定于产品的演示板上的2。散热特性，特别是在中等电流（<150A）处，根据用于电流传感器IC附近的高电流迹线的PCB布局而变化。其他因素，例如PCBA是否用保形涂层封装（即，如果是“盆栽”）和PCBA被放置到的外壳会影响系统的热特性。本研究的目的是比较和对比上面列出的各种产品系列的相对性能，并概述当前每个包的电流水平和持续时间能够承受。应在将使用的特定应用条件下验证这些部件的高电流承载能力。
试验结果
高电流脉冲行为（保险丝特性）
当Allegro的集成导体电流传感器IC暴露在高电流下时，可能会出现两种不同的故障模式。根据流过导体的电流大小和持续时间，可能会出现以下任一或两种故障模式：
- 模具可能会因热暴露而损坏，如果模具温度高于165°C。
- 一次导线将充当保险丝并断开。
图2显示了LC1封装这些故障模式的时间与电流曲线（ACS712 / 3/4/5和ACS724 / 5器件）。蓝色曲线表示直到导体保险丝打开的时间，黑色曲线表示直到模具达到165°C的时间。在适度的电流（<150A）时，这些传感器IC倾向于在熔断之前过热，这意味着PCB布局和应用组件可以对这些电流水平的失效时具有显着影响，因为它们可以帮助或阻碍流动远离传感器IC的热量。对于更高电流瞬变（> 150a），传感器IC倾向于在过热模具之前熔断器。为这些事件保险熔断的时间主要取决于集成导体的尺寸和形状，并将在应用于应用程序的应用中变得不等。最终，一个应该保持在熔断和过热曲线以下的安全操作区域内，图3显示了测试的每个封装的安全操作区域。
图2：LC1（SOIC-8）封装类型的保险丝和过温时间与电流
除了故障点，传感器IC保险丝的故障行为也很重要。通常，当集成导体保险丝时，导体的最薄部分分解，并且包装可能破裂。在所有测试中执行的所有测试中，当设备在过热之前融合时，故障不会导致设备的初级和次级之间的任何短路。但是，如果包装已损坏，则设备的隔离额定值将受到损害。
图3：安全操作面积 - 模具温度达到165°C或保险丝的时间（首先以其为准）。
值得注意的是，如果包装在融合之前过热，则融合事件将更有精力充沛。这些类型的故障发生在图2（超出安全操作区域）的浅灰色区域中，因为在融合之前，可以将包裹过热的位置。在这些情景中，存在显着的热量，并且对这些条件中的任何过流事件的响应将更加精力。图4显示了用于参考测试每个封装的保险丝的时间。然而，重要的是指出，该部件应该仅在图2和3所示的安全操作区域中操作。
图4：保险丝的时间 - 主要导体为熔断器熔断器为熔断器为电流打开。
直流电流能力
类似于对不同大小和持续时间的高电流脉冲响应的差异，IC、PCB布局的物理特性相同，应用组件将影响设备处理连续电流的能力，并将模具温度保持在165°C以下。影响零件安全承受大连续电流能力的另一个因素是环境温度。图5显示了每个被测封装的芯片温升与直流电流的关系。可将其添加到环境温度中，以确定绝对模具温度，允许在模具超过165°C的绝对最大温度之前，确定给定环境温度下的最大允许电流。例如，如果环境温度为45°C，通过ACS723LLC（LC2封装）的持续电流为50 A，则封装内的估计模具温度将达到115°C的稳态值（45°C环境温度+70°C温升）。
图5：每种封装类型的芯片温度与电流的增加
图6：每种封装类型的持续电流与环境温度
1对于需要亚博尊贵会员> 50a的应用，请参阅五十到四百个放大器集成导体传感器IC更多信息。
2演示板Gerber文件可在每个传感器的频率问题部分在线获得。