具有50~200a测量能力的电流传感器集成电路的直流电流容量和熔断特性

具有50~200a测量能力的电流传感器集成电路的直流电流容量和熔断特性

由Evan Shorman,Caleb Mattson和Shaun Milano,Allegro M亚博棋牌游戏icrosystems

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介绍

亚博棋牌游戏Allegro Microsystems提供广泛的电流传感器IC解决方案,该解决方案分为两个主要类别:IC,具有集成的电流承载导体和设计用于外部磁芯的IC。在具有集成电流承载导体的电流传感器IC中,有两个包可用于测量50到200 A的电流[1]:LR和CB。由于集成载流导体,这些集成电路与待测电流串联放置。为了降低集成导体上的功耗,电阻非常低(LR封装为200μΩ,CB封装为100μΩ)。了解这些集成电路在直流电流、短路、浪涌电流或任何其他故障条件下的热性能仍然很重要。通过这种方式,设计者可以设计PCB布局和保护特性,以优化电流传感器的性能,并了解应用中的边界条件。

背景

CB(图1)和LR(图2)包都在本应用说明中进行了评估。在这些软件包中提供了几种设备,如表1所示,可以在Allegro网站上找到(单击下面的设备编号了解更多信息)。

表1:设备和包装产品

图1:CB包装
图1:CB包装
图2:LR包装
图2:LR包装

进行的试验

Allegro电流传感器集成电路的热性能进行了两种测试:大电流瞬态脉冲测试和直流恒流测试。在第一次试验中,对封装施加一个设定值的电流脉冲,并测量两种边界条件下的时间:模具温度超过最大结温(165℃)的时间和熔断电流导体开路的时间。在第二次测试中,封装经受恒定的直流电流,并记录稳态模具温升。

注意这些测试取决于印刷电路板设计。对于在本应用笔记中执行的所有测试,将设备焊接到标准Allegro评估板[2](图3和图4)。电路板的散热特性将根据PCB布局以及其他附近设备的影响而变化。对于小于150 A的电流尤其如此。这些测试的目的是提供测试的散热性能的总指导。每个包装的热性能应在要使用的特定应用中验证。通过以下几个基本布局指南,可以轻松实现Allegro演示板热性能。

图3:LR评估板
图3:LR评估板

图4:CB评估委员会
图4:CB评估委员会

热性能布局指南

在为Allegro电流传感器IC布局PCB时,有几个关键元素将有助于提高热性能。这些措施包括:密集的热过孔周围的焊盘的位置,多层金属直接在电流路径下,以帮助传播热量,并确定任何散热元件的位置
尽可能靠近设备(参见图5)。所用的评估板是典型的2盎司铜的每个8层板。通常,只要PCB的布局进行小心并考虑热性能,就不需要大于2盎司的铜层。

图5:PCB布局示例 -  LR包装
图5:PCB布局示例 - LR包装


大电流脉冲测试

LR和CB封装的高电流脉冲测试在多峰电流水平下进行。所有数据均为25°C环境温度。只有LR封装的结果如图6所示,因为实验室设备的最大电流能力仅为700a,这是不足以导致CB封装的任何熔断器。

参考图6,绿色区域是安全操作区域(这意味着不超过最大结温)。橙色区域表示超过了最大结温的区域,但电流导体尚未融合。LR封装上的高电流脉冲测试的结果显示,在300A时,最大结温需要超过2秒的时间。在675A处,熔丝点和最大结温的点在几乎同时发生在约100ms。

图6:LR包装 - 作为应用直流电流的功能的保险丝和过温度
图6:LR包装 - 作为应用直流电流的功能的保险丝和过温度

直流电流能力

对LR和CB封装进行了直流电流能力测试。结果如图7所示。两个封装的结果都显示了令人印象深刻的电流容量。CB封装显示出比LR封装更大的容量;然而,LR封装要小得多,并且通过载流导体的电阻是LR封装的两倍,因此这是可以预期的。

对于LR封装,在50 ADC中,仅增加20°C。通过CB封装,在100 ADC,仅增加20°C。该数据在25°C环境温度下拍摄,但可用于在任何工作温度下缩小传感器。

图7:模具温度随直流电流的增加而增加
图7:模具温度随直流电流的增加而增加

结论

该应用说明的测试结果显示了LR和CB包装的令人印象深刻的热特性。LR封装可以处理大量的电流,特别是考虑其小占地面积仅为6.4 mm×6.4 mm×1.5 mm。CB包装,一个更大的包装,具有令人印象深刻的电流能力 -
能够处理200 ADC,温度仅升高约85°C。在设计Allegro电流传感器IC时,本应用说明中包含的数据可作为指导,并在应用工作温度范围内降低连续电流。参观快板亚博尊贵会员电流传感器着陆
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1对于需要亚博尊贵会员<50 a的应用程序,请参阅//www.wangzuanquan.com/en/insights-and-innovations/technical-documents/hall-yefcect- sensor-publications/dc-and-transient-current-capability-fuse-characteristics.想要查询更多的信息。

2每个传感器都可以使用演示板格柏文件。