ACS712 引脚如何处理 20 A?

电器工程 pcb设计 表面贴装 大电流
2022-01-05 06:42:24

我正在寻找一些电流测量 IC 并找到了 ACS712,但我不知道看似很小的引脚如何处理 20 A 电流,因为走线宽度计算器说我需要一条几乎一英寸厚的走线处理相同的电流。 在此处输入图像描述

4个回答

请注意,该 IC 已停产,不推荐用于新设计,他们推荐使用 ACS723。它还在完全相同的封装上提供 30A 版本。

PCB 跟踪计算器依赖于基本假设:

  • 长分布的痕迹。
  • 薄导电层。
  • 给定电路板几何形状和走线位置,可接受的应用温升

对于许多应用,限制因素是走线的电阻以及可接受的电压降。在其他应用中,PCB 的温升会影响其中组件的可用功耗。但是,如果这些因素不重要,更薄的走线就成为可能。

但在 IC 上,这些假设都不成立:

  • 引脚和相关的焊料比它们所连接的 PCB 层厚得多。
  • IC 是小型集总元件,其功耗受限于其尺寸和 PCB 提供的散热片面积(如果不涉及额外的散热片)。

IC 上电流的主要限制是:

  • 键合线的载流能力(这些本质上是保险丝)
  • 封装/IC 功耗
  • 专门用于功耗的 PCB 区域。

在这个特定的 IC 上,很明显,电源走线甚至不接触 IC 本身,也就是说,没有与之关联的键合线。它依靠作为封装一部分的薄的短金属桥来产生与 IC 内的霍尔传感器相互作用的磁场。它指定该电桥的总电阻(包括引脚本身)小于 1.5mΩ。

这意味着,在 30A 电流下,IC 的功耗将低于 1.4W,当按照数据表中的规定进行安装时,这意味着温升低于环境温度 32°C(远低于 80°C 的最大规格)。降低 IC 温度似乎更多的是保持精度而不是处理功耗问题。

另请注意,数据表要求一定数量的耗散面积。通过提供 1500mm^2 的 2oz 铜进行散热,温升降低到仅 7°C。这样的区域可以很容易地通过 PCB 中所需的粗迹线来提供。

您的问题几乎适用于所有大电流 IC 和功率器件。很明显,引线本身是粗铜线,容量远远超过20A。例如,许多功率 FET 可以处理 100 安培的脉冲电流。
提供 PCB 走线以允许该电流流动与器件引线框架和连接线的能力几乎无关。

这段ACS 视频展示了一个 100A 的设备,可能会对您有所帮助。请注意,暴露在 100A 电流下的 PCB 数量非常少,因为它们有大型铜连接器直接用螺栓/焊接到设备附近的 PCB 上。大多数 PCB 厚度/宽度计算器都在使用给定的 CSA 计算线性长度上的电压降。保持 PCB 长度较短,压降较小,因此功耗较小。

Allegro的这个解释也可以帮助您理解为什么 IC 内的载流导体变窄以产生所需的磁场。

增加PCB铜厚度的主要问题是成本。仅以高厚度进行选定的轨道成本非常高,通常这也会增加基础 PCB 的厚度,以为连接线提供机械强度。

在 PCB 上提供铜引线框架要便宜得多,这些引线框架可以是冲压的,也可以是 SMT 或通孔。请参阅此处此处,并在 Google 上搜索其他选项。

对于少量 DIY,我只需将一根电线焊接到 PCB 轨道上,简单而有效。

如果您在 PCB 上以 20 A 为目标,您可能需要使用更厚的铜层进行相应的设计。并使用外部层进行这样的跟踪。并且可能在迹线顶部使用焊料增强,请参阅此许多 PCB 厂商通常提供 4 oz/ft2 厚的铜,而计算器会为您提供约 180 密耳(约 5 毫米宽)的合理走线宽度。如果您能承受 20C 的温升,则迹线可以更小(低至 120 密耳):

在此处输入图像描述

您还可以在 PCB 的两面使用走线并缝合它们,这样它们可以使它们只有 1.5 毫米宽。

大多数 1.2 mΩ 电阻位于下部引脚上的微小环路中,以使霍尔效应传感器工作。2.1 kVRMS 绝缘是嵌入式环氧树脂间隙。

它必须携带这个电流,但不是很远。

因此,电流循环的其余部分取决于您的设计。

通过设计,您可以保持电流环路面积小且与接地层或电源层短路,或卸载到类似的 1 mΩ 触点和重型电缆等。

通常 DIY 电流分流器最大下降 50mV 以限制功率分流电阻器的功耗,然后使用高电压增益。该 IC 仅下降 24mV,因此@20A 时的耗散仅为 480mW。

它也是电隔离的。因此有许多优点,Allegro 专注于使霍尔传感器的非线性效应补偿合理的误差容限。