差分电流传感与1兆赫带宽ACS733

作者：Maxwell McNally，A亚博棋牌游戏llegro MicroSystems，LLC

摘要

本应用说明描述了新的高度隔离、高带宽的使用ACS733型霍尔效应电流传感器集成电路（IC）的Allegro微系统，并给出了一个概述其特点和优势，比高速电流互感器（CT）亚博棋牌游戏电流传感解决方案。

介绍

这个ACS733型是第一个1兆赫带宽霍尔效应电流传感器芯片3600伏_有效值与快板隔绝。该传感器为用户提供了一个精确的，低成本的解决方案，在高带宽隔离电流传感与小的形状因素。该设备的高带宽是由一个高速模拟信号路径，采用差分传感提供抗干扰共模磁场。下面的图1显示了设备的引脚。IC封装在宽体SOIC 16针LA封装中。该部件的引脚1至8预留用于电流输入，四个引脚用于正极和负极端子。这些引脚都是内部连接低电阻引线框架铜更好的热性能。

传感器的针脚9到16ACS733型是输出信号引脚。VCC和GND用于为设备供电，VIOUT是一个模拟输出，表示IP总线上感应到的电流电平。这个断层当检测到少量电流时，引脚为高电平，但如果检测到高于某个阈值的电流，引脚将被拉低。该电平在VOC引脚上设置，分压电平为VCC的百分比，对应于设备最大额定电流的百分比。程序引脚用于工厂校准，应与地面连接，以在应用中获得最佳ESD性能。

图2中的框图显示了设备的内部框图。温度传感器允许Allegro微调零电流输出电压和温度灵敏度（信号路径增益）。集成电路在EEPROM中存储温度补偿值，在设备的整个工作温度范围内提供稳定或高精度的输出信号。

差分传感

依靠磁场进行测量的电流传感技术可能会受到外部磁场的影响。通过使用两个霍尔板测量由输入电流产生的场的相反极性，ACS733能够抑制共模场。这使得te部件可以在其他电流迹线附近使用。ACS733具有约-40 dB的共模场抑制，适用于均匀恒定的场。有关差分感应的更多信息，请参阅应用说明“无铁心霍尔效应电流传感器集成电路中的共模场抑制”.

与CT相比，ACS733的共模磁场抑制是一个优势，因为CT磁芯在存在外部磁场时会饱和，并改变设备的工作特性。

噪声和灵敏度

ACS733的典型噪声密度为80μa/√Hz。在1兆赫的整个带宽上，这将成为100毫安时的输入参考总噪声。在不同的灵敏度下，电流误差将在输出端表现为不同的mV误差水平，但这表明该部件具有有效的100 mA分辨率。下表1比较了ACS733当前灵敏度的mV输出误差。然而，这种噪声可以通过减小器件的有效带宽来降低，或者通过过采样和平均，或者通过使用RC滤波器对输出进行滤波。

表1：灵敏度和产生的mV噪声

零件	敏感（毫伏/年）	噪声密度（μA/√Hz）	分辨率（毫安）	错误（毫伏）
733-20AB型	66	80	100	6.6
733-40澳	66			4.4
733-40AB型	33			3.3
733-65AB型	20			2

高带宽操作和快速响应时间

ACS733具有1兆赫的高工作带宽。该设备的高速模拟信号路径提供了任何Allegro完全集成电流传感器IC最快的响应时间。输出端对阶跃输入的典型响应时间<800 ns，典型故障输出响应时间<600 ns。图3显示了与典型电流互感器（CT）的响应相比，ACS733对电流阶跃的响应。两者对1μs输入步长的响应都非常快。

用户可设置的过电流故障检测

的一个附加功能ACS733型是用户可设置的过电流开漏NMOS故障输出。这样可以更快地报告过电流或短路事件。该引脚将检测过电流事件的速度快于模拟输出信号的ADC转换。ACS733的故障等级可设置为最大一次感应电流（I_{PR（最大值）})，一直到我的200%_{PR（最大值）}在VOC引脚上使用简单的电阻分压器。这为客户提供了一种为其特定应用设置过电流水平的简单方法。

VOC引脚上的电阻分压器设置为VCC的10%，以将故障级别设置为I的50%_{PR（最大值})，电压水平为VCC的40%，将故障水平设置为I的200%_{PR（最大值）}. 下表2显示了ACS733在四种不同故障级别下的计算结果。公式1显示了任何期望故障水平下VCC百分比的计算。

挥发性有机化合物_百分比=故障_百分比× 0.2 (1)

表2：故障等级和分压器示例

供应电压（V）	挥发性有机化合物（%VCC）	挥发性有机化合物（五）	故障等级（%IPR（最大值））	电阻器（千欧）
3.3	10	0.33	50	9/1
	20	0.66	100	8/2
	30	0.99	150	7/3
	40	1.32	200	6/4

未检测到故障时，故障信号高。当发生过电流事件时，开漏NMOS输出会拉取断层引脚低。下面的图4显示了故障输出响应于电流阶跃输入的功能。由于该设备有一个开漏NMOS输出，他们可以逻辑或'的多相系统，以一个单一的故障中断数字I/O引脚的控制器。

紧凑型

电流互感器体积庞大，需要一个带绕组的偏置铁心和一个电阻负载来感应电流。ACS733是一种完全集成的传感解决方案，采用标准SOIC16W表面贴装封装，占用印刷电路板（PCB）面积最小。下图5显示了ACS733相对于两个CT的尺寸。当试图最小化系统的尺寸时，将电路板上的电流跟踪运行到安装在PCB上的部件的能力将提供显著的空间节省优势。

高压隔离

尽管其体积小，专利封装技术提供了高电压隔离。高电流引脚与低电压信号引脚隔离，因为只需要感应磁场。SOIC16W（LA封装）中的ACS733已根据UL 60950-1（第2版）认证为3600 VRMS。

结论

这个ACS733型具有一系列特性，在需要高速和高电压隔离电流传感时具有显著优势。lasoicw封装是一种表面贴装解决方案，与体积庞大的电流互感器解决方案相比，它易于集成并减少PCB面积。ACS733的SOIC16宽体封装提供3600 VRMS与信号引脚的载流迹线隔离。传感器IC在Allegro工厂的工作温度范围内进行了优化，并在发生过电流和短路事件时提供开漏NMOS故障输出，以实现快速数字输出。这种完全集成的传感技术是真正的片上系统解决方案，与汽车和工业应用兼容，使工程师能够轻松地将设计融入其应用中。亚博尊贵会员