霍尔电流传感器的应用及注意事项

车规级霍尔电流传感器CH704是为50A以上大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片，具有高精度、增强绝缘耐压、高可靠性、低功耗等优点。

芯片内部集成一个精密的可编程线性霍尔芯片、一个小型聚磁环以及一个导通电阻为0.1mΩ的铜排，可实现+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A的电流检测，并且通过工厂预编程可测量最大400A的浪涌电流。

其主要应用包括：

• 汽车电子：汽车OBC，DC-DC，EPS电机等

• 工业控制：不间断电源（UPS）、焊机/移动通信设备等电源供电等

• 大功率电机：平衡车/独轮车控制器、热泵/制冰机等

• 能源：过程控制、蓄电池检测、能量测量等

我们以CH704为例，讲一下霍尔电流传感器应用及注意事项：

外部电路

VCC-GND 旁路电容

建议在VCC 引脚和GND 引脚之间使用0.1 μF （PFC应用额外增加一个1uF）旁路电容器。此电容器应尽可能接近实际CH704 封装体VCC 管脚的位置。

OUT-GND 解耦电容

建议在OUT 引脚和GND 引脚之间使用1 nF 解耦电容器。此电容器应尽可能接近实际OUT 管脚的位置。

OUT输出端

对于PFC 可能存在大量干扰谐波，可以在前端增加有源滤波器/RC低通滤波电路。

OUT端信号需要长距离传输时：

需要增加运放实现信号跟随器，增强信号驱动能力，和抗干扰能力。

VCC端：

对于开关电源系统，上电的第一个脉冲问题，客户可以根基实际情况增加6.0V稳压二极管.

上电时间与OC

电流信号幅度90%-Vout幅度90% 时间差

Power on time : 30us (typ)

1）芯片VCC端上电以后等待3-5倍Power on time后，进行电流信号测量。

2）在考虑OC功能时，OUT端滤波电容不大于4.7nF（6uS），整个环路时间不超过IPM/IGBT的最大过流承受时间。

3）OUT端解耦电容对响应时间的影响不可忽略，1nF对应的响应时间预计在2uS, 如右图所示。电容越大，响应时间就越长，PID环路时间，OC环路时间会增加。

Layout注意事项

大功率4层沉金板

 

高功率密度覆铜厚度：2-4盎司

载流：<2A/mm

走线应考虑直线控制电感量

适当远离电容电感---高温会降低容值和感量。

降低电感典型值提升测试信号频率

印刷电路板封装

原边覆铜厚度：2盎司

过孔提供更好的导热，便于波峰焊

需要进一步加强绝缘时，可以考虑原副边挖孔。

Note: 不建议客户端将引脚、铜牌弯折。

铜排热量分布

1）BUS bar 侧焊盘应考虑电流密度和散热。

2）应注意尽可能减小所测电流路径的电感系数。此外，应注意尽可能减小一次通路中任何连接处的瞬变/ 连接电阻

信号频率

1）CH704最大带宽：120Khz

2）对于客户端可能存在信号频率大于120 kHz的信号需要测量，此时传感器信号处理环路会产生相位滞后和交流电流输出幅度衰减，此种情况在实际应用中应尽可能避免。

3）对于瞬变电流信号，CH704响应时间约为2 μs（OUT-GND电容1nF）。对于更高响应要求的应用需要注意。

4）对于OUT信号上存在高于改频率的瞬时脉冲波或来自VCC端串入。

5）鉴于CH704的特殊框架设计，对外部磁场不敏感，同时最大程度的提升了交流信号的频率响应，同时也降低了涡流损耗。

CH704量程与发热

• 1) CH704 规格量程：±50A, ±100A, ±150A, ±200A

• 2) 对于高于上述量程的要求：比如±300A量程需要特性申请。

• 3）100A及以上量程的产品，环境温度25℃，原边最大持续电流建议控制在100A 以内，最大电流峰值控制在对应的量程内即可，50A量程的产品原边电流超过50A以后会进入饱和区。

• 4）需要更大持续电流>100A需要额外散热装置辅助：风冷、铝基板、水冷，或者多种措施联合使用。

• 5）评估电流发热

一次电流通路终端温度可用来预测封装内的晶片温度。如图所示，接近封装外壳的一次电流通路终端两侧的温度几乎与封装内及电流通路桥接器处的温度相同。封装内晶片温度将比此温度低将近1°C。为测量封装内的温度，在右下图的每个位置焊接一个热电偶。那么，减去1°C就是晶片温度的一个很好的预估值。

　　审核编辑：汤梓红