表面贴装电流传感器芯片的直流和瞬态电流能力/熔断器特性
表面贴装电流传感器芯片的直流和瞬态电流能力/熔断器特性
由Alex Latham和Scott Milne，
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介绍
雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems提供广泛的集成导体电流传感器IC解决方案系列产品。这些产品可以用于各种应用中测量电流，包括电机控制，逆变器，负载检测和管理，以及过流故障检测。雷竞技最新网址对于正常雷竞技最新网址工作电流高达80a的应用，Allegro提供一系列标准表面安装封装的电流传感器ic，如SOIC-8, SOICW-16, QSOP-24和QFN[1]。由于它们的集成导体，这些传感器集成电路与它们所测量的电流是串联的。集成导体的电阻特别低(根据封装的不同，从1.2 mΩ降到0.3 mΩ以下)，所以在正常工作条件下，它们产生的热量非常少。然而，像电流路径中的所有元件一样，了解它们在短路、涌流或其他瞬态条件下受到高于其额定额定能力的电流时的行为是很重要的。
图1：传感器IC比较
执行的测试和结果的局限性
本次研究的重点是Allegro提供的基于SOIC-8、SOICW-16和qfn的电流传感器ic。需要注意的是，这些包的内部构造可能因产品而异，即使它们使用相同的通用SOIC-8或SOICW-16足迹。具体地说，测试的包和相关产品如表1所示。
| 包 | 导体 | 产品 |
| SOIC-8 | LC1: 1.2Ω | ACS711KLC |
| ACS712 | ||
| ACS713 | ||
| ACS714 | ||
| ACS715 | ||
| ACS724LLC | ||
| ACS725LLC | ||
| ACS730KLC. | ||
| ACS71240 | ||
| LC2: 0.65Ω | ACS722LLC | |
| ACS723LLC | ||
| SOICW-16 | 洛杉矶:1 mΩ | ACS710 |
| ACS716 | ||
| ACS720 | ||
| ACS732KLA | ||
| ACS733KLA | ||
| 马:0.85Ω | ACS717 | |
| ACS718 | ||
| ACS722KMA | ||
| ACS723KMA | ||
| ACS724KMA | ||
| ACS725KMA | ||
| ACS732KMA |
||
| ACS733KMA |
||
| ACS71020 | ||
| 主持人:0.265Ω | ACS724 |
每个包装都经过以下试验:
| 大电流脉冲行为 (融合特征) |
达到165°C模具温度与电流的时间 |
| 熔断电流导体的时间相对于电流断开 | |
| 直流电流的能力 | 芯片温度与直流电流和环境温度 |
除非另有说明，这里提供的所有数据都是在室温下收集的产品，这些产品是在Allegro开发的特定产品演示板上焊接的2．散热特性，特别是在中等电流(< 150a)下，将根据电流传感器IC附近的大电流迹线使用的PCB布局而变化。其他因素，如PCBA是否封装了保形涂层(即，如果它是“密封”的)和PCBA放置的外壳会影响系统的热特性。本研究的目的是比较和对比以上列出的各种产品系列的相对性能，并给出当前每个包装能够承受的水平和持续时间的大致概念。这些部件的高载流能力应在具体的使用条件下进行验证。
测试结果
大电流脉冲行为(熔断器特性)
当Allegro的集成导体电流传感器芯片暴露在高电流下时，会出现两种不同的故障模式。根据流过导体的电流的大小和持续时间，以下两种失效模式中有一种或两种会发生:
- 模具可能会因热暴露而损坏，如果模具受到以上温度的影响，就可能发生这种情况165°C。
- 初级导体将起熔断器的作用并打开。
图2显示了LC1封装(ACS712/3/4/5和ACS724/5设备)的这些失效模式的时间与电流曲线。蓝色曲线表示导线熔断的时间，黑色曲线表示模具达到165°C的时间。在温和的电流(< 150),这些传感器集成电路往往过热在融合之前,这意味着PCB布局和组装应用程序可以产生重大影响时间失败在这些目前的水平,因为他们可以帮助或阻碍热流的距离传感器IC。更高的电流瞬变(> 150),传感器芯片在过热前容易熔断。这些事件的熔合时间主要取决于集成导体的大小和形状，不同应用的变化较小。最终，应该保持在安全操作区域内，在熔断和过热曲线之下，图3显示了每个测试包的安全操作区域。
图2:熔断器和过温时间对LC1 (SOIC-8)封装类型的电流
除了故障点外，传感器集成电路熔断时的故障行为也很重要。一般来说，当集成导体熔断时，导体最薄的部分崩解，封装可能开裂。在进行的所有测试中，当设备在过热前熔断时，故障没有导致设备的主次之间发生任何短路。但是，如果封装损坏，设备的隔离等级将会降低。
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）。
同样重要的是要注意，如果包装在熔化前过热，熔化事件将更有活力。这些类型的故障发生在图2的浅灰色区域(在安全操作区域之外)，因为这是在熔化前对包进行过热的地方。在这些情况下，存在显著的热量，在这些条件下，对任何过流事件的响应将会更有力。图4显示了为每个测试包进行融合的时间，以供参考。然而，需要指出的是，该部件只能在图2和图3所示的安全作业区域内操作。
图4:熔丝时间-相对于电流，一次导线熔丝断开所需的时间。
直流电流的能力
类似于对不同大小和持续时间的高电流脉冲的响应差异，IC、PCB布局和应用组装的相同物理特性将影响器件处理连续电流和保持165°C以下模具温度的能力。另一个影响部件安全承载大电流能力的因素是环境温度。图5显示了每个测试包的模具温度随直流电流的上升。这可以添加到环境温度，以确定绝对模具温度，允许确定一个给定的环境温度的最大允许电流，在模具超过绝对最大165°C。例如，如果环境温度为45°C，通过ACS723LLC (LC2封装)的连续电流为50 A，封装内估计的模具温度将达到115°C(45°C环境温度+ 70°C温升)的稳态值。
图5：每个封装类型的模具温度与电流的增加
图6:每种封装类型的连续电流与环境温度
1对于需要雷竞技最新网址> 50a的应用，请参见50至400安培集成导体传感器集成电路为更多的信息。
2演示板Gerber文件可在每个传感器的频率询问部分在线。