霍尔效应电流传感器集成电路封装的内部结构

本文介绍了使用霍尔效应电流传感器集成电路的一些进展。本文档包括用于将初级电流路径集成到系统中的各种封装概念，IC参数的重大改进以及UPS，逆变器和电池监控的典型应用电路的一些示例。

介绍

在过去的十年中，在工业，汽车，商业和通信系统中，对低成本，准确，小型电流传感器解决方案的需求迅速增长。可以使用各种技术将电流转换为成比例的电压。霍尔效应磁检测器的优点是与电流路径的固有电压隔离以及在单个硅芯片上集成霍尔元件和接口电子器件。[1] 新的设计理念和先进的BiCMOS技术的系统使用使IC性能得以进一步提高。通过在同一电流传感器IC中支持集成其他功能（例如电源保护），这些也为新产品方法打开了大门。

包装概念

Allegro电流传感器IC器件的特点是将单片线性霍尔IC和低电阻初级电流传导路径集成到单次过模压封装中。通过霍尔传感器相对于铜导体的紧密接近和精确定位，可以优化设备精度。低功耗和高电压隔离是封装概念的本质。封装电流测量系统的最终尺寸，形状和其他组件取决于要测量的一次电流的幅度。本节详细介绍了针对不同电流测量范围的创新包装技术。

电流高达20 A

对于标称电流高达±20 A的小电流，霍尔芯片和主电流路径采用标准尺寸的SOIC8表面贴装封装进行封装，如图1和图3所示。这提供了一种兼容的紧凑型小尺寸解决方案大量自动化电路板组装技术。倒装芯片技术的使用可以使霍尔元件的有效面与感测到的电流产生的磁场之间实现优化的磁耦合。因此不需要通量集中器。用于电流检测的铜路径的内部电阻通常为1.5mΩ，以实现低功耗。电源端子也与低压信号I / O引脚电气隔离。精心的IC和封装设计可进一步改善设备的电压隔离，

图1 ACS封装的内部结构，显示了U形初级铜导体和单个倒装芯片安装的霍尔IC。

图2 CB封装的内部结构，显示了主要导体（铜，左），通量集中器（红色）和线性Sip Hall ic（黑）和信号引脚（铜，右）。

图3±20 A（LC封装）和±200 A（CB封装）电流传感器IC的照片，并附带硬币以进行比较。

电流高达200 A

对于更高的电流，必须增加铜导体的横截面以适应CB封装中提供的材料内的电流密度。由于这种较粗的导体与线性霍尔元件之间存在磁耦合，因此必须使用磁通集中器。铜线，线性SIP霍尔器件和集中器在包覆成型之前经过精确组装。通过精心设计的系统，初级导体电阻通常低至100 µΩ，并且在初级路径和信号侧之间实现了3 kV的最小rms隔离电压（在60 Hz下持续1分钟）。图2显示了这种±200 A电流传感器的内部结构，图3显示了这种类型和±20 A封装类型的照片。

编辑：hfy