电流传感器IC相关问题解答

ACS758/ACS770 (国产产品对应型号是CH704)电流传感器 IC 的常见问题

• ACS758 系列组成之间的差异有哪些？

• ACS758 中使用的 CB 封装与 ACS756 系列中使用的 CA 封装有何差异？

• ACS758 系列能否感应直流和交流两种电流？

• ACS758 能否感应 0 到 400 A 以及 ±200 A 电流？

• “比率计”是什么意思？

• 需要哪些外置元件？

• 是否有任何方式调节 ACS758 的增益？

• ACS758 能够调节多小的电流？

• ACS758 的 ESD 容差是多少？。

• Allegro 能否把导线弯曲到封装内或向外弯曲，由此是否可以表面贴装 ACS758？

• 应该如何将 ACS758 焊接到接线板上？

• 应该如何连接至连续加铅封装配置？

• 是否提供 ACS758（CB 封装）的覆盖区建议？

• 能否获取评估板的 Gerber 文件？

• 无法使用 Gerber 文件；是否有任何其他可用格式？

• 评估板上的铜痕有多厚？

• 如何能够判断是否正过度加热某一部分，如何测量晶片温度？

• 是否有应用 ACS758 的任何其他设计指南？

• ACS758（CB 封装）的电感是多少？

• ACS758 是否含铅？

• 高电流引脚框由什么制成？

• ACS758 易受杂散磁场影响的程度有多大？

• ACS758 拥有哪些安全认证？

• 电源电压 V_CC 缓慢上升期间 ACS758 有哪些输出行为？

• ACS758 在应用电源之后多久会提供有效信号？

• 如果尝试使传感器 IC 输出驱动超过规定的 10 nF 最大电容，会发生什么情况？

• 如果尝试使传感器 IC 输出驱动小于规定的 4.7 kΩ 最小电阻，会发生什么情况？

• ACS758 器件的过载电流容差是多少？

• ACS758 的电流通路与霍尔元件之间的电容耦合将如何影响传感器 IC 输出？

• 能否获取 CA/CB 封装的.STP 模型？

ACS758 系列组成之间的差异有哪些？

差异每个型号的输出灵敏度（单位：mV/A）及其工作温度范围。工作温度也与最大电流范围有关。

ACS758 中使用的 CB 封装与 ACS756 系列中使用的 CA 封装有何差异？

从外面看，封装相同，并有相同的覆盖区。从内部看，CB 封装引线框的横断面积更大，导体在横断面经过霍尔效应器件。因此，CB 封装导体电阻仅为 100 µΩ，相比之下，CA 封装的电阻为 130 µΩ。另外，CB 核心由叠层钢制成，饱和点比 CA 封装内部的铁氧体磁芯更高（在更高温度时）。

ACS758 系列能否感应直流和交流两种电流？

是。ACS758 系列使用霍尔效应技术，能够感应有直流电和交流电元件的电流。如数据表所述，ACS758 的带宽典型值为 120 千赫 (kHz)。可能存在相位滞后和交流电流输出幅度衰减，并且频率值大于 120 kHz。对于瞬变电流信号，响应时间约为 4 µs。

ACS758 能否感应 0 到 400 A 以及 ±200 A 电流？

不能，ACS758 感应范围的最大电流是 200 A 绝对电流。ACS758 封装内磁路提供的线性输出不超过 200 A 电流产生的场级。

“比率计”是什么意思？

使用带模数转换器的 ACS758 时，此特点很有价值。模数转换器的最低有效位 (LSB) 通常来自基准电压输入。如果参考电压变化，最低有效位 (LSB) 也会相应改变。ACS758 的比率计特性是指，其增益和偏移量与其电源电压 V_CC 成比例。如果 ACS758 的基准电压和电源电压同一来源，ACS758 和模数转换器都将追踪这些变化，并且这种变化不会成为 ACS758 输出模数转换的错误来源。图 1 是一次电流 I_P 与输出电压 V_OUT 的对比图，显示了 V_CC 改变时ACS758-100A 的输出电压。偏移量和灵敏度等级随 V_CC 等比例变化。比如，当 V_CC = 5.5 V 时，0 A 电流额定输出为 5.5 / 2 = 2.75 V，额定灵敏度为 22 mV/A。

图 1.ACS758-100A 输出电压 V_OUT 与 一次电流 I_P 在不同电源电压 V_CC下的对比

需要哪些外置元件？

Allegro 建议在 VCC 引脚和 GND 引脚之间使用 0.1 µF 旁路电容器。此电容器应尽可能接近实际 ACS758 封装体的位置。

是否有任何方式调节 ACS758 的增益？

没有，ACS758 灵敏度和零安培（静止）电压电平出厂时就完成了程序化。

ACS758 能够调节多小的电流？

ACS758 系列电流传感器 IC 的电流分辨率受器件输出信号噪声基底限制。比如，ACS758-050 型号能够通过其初级导体引线分辨在25°C 时约 250 mA 的电流等级变化。200 A 型分辨度约为 380 mA。在这些水平时，耦合进线性霍尔效应 IC 的磁场量略高于其噪声基底。对于更低带宽需求的应用，过滤 ACS758 输出可明显提高分辨率。表 1 列出了噪声等级，以及据此形成的各种带宽的电流分辨率。过滤是通过一个简单的初指令 RC 过滤器完成的。请注意相关图表，图 2 到图 5，就可更好理解能凭借过滤实现的器件输出分辨率。

表 1。ACS758 噪声等级和电流分辨率与带宽
器件	带宽 -3 dB (kHz)	噪声 (mVp-p)	电流分辨率
			(mA)	（% 满刻度占比）
ACS758-200B	120	3.84	384	0.192
	10	0.92	92	0.046
	1	0.55	55	0.028
	0.2	0.15	15	0.008
ACS758-150B	120	4.36	328	0.219
	10	1.08	81	0.046
	1	0.52	39	0.026
	0.2	0.16	12	0.008
ACS758-100B	120	5.69	285	0.285
	10	1.49	75	0.075
	1	0.67	34	0.034
	0.2	0.22	11	0.011
ACS758-50B	120	10.03	251	0.502
	10	2.95	74	0.148
	1	1.05	26	0.053
	0.2	0.43	11	0.022

 

图 2A

图 2B

图 3A

图 3B

图 4A

图 4B

图 5A

图 5B

ACS758 的 ESD 容差是多少？。

典型的 ESD 容差是 6 kV人体模型、600 V 机器模型。

Allegro 能否把导线弯曲到封装内或向外弯曲，由此是否可以表面贴装 ACS758？

为安全导入 200 A 电流，ACS758 内的电源引脚框使用了较大尺寸的构建方式。因为这种大尺寸，终端引线不是很灵活。如果 ACS758 进行表面贴装，扰性板数量不足、或热膨胀和收缩期间的活动都有可能造成 IC 脱离接线板。Allegro 不建议此器件进行表面贴装。

应该如何将 ACS758 焊接到接线板上？

为确保稳固接合到接线板，Allegro 建议在承载感应电流的两个一级宽导体引线周围的焊垫区各增加一圈通孔。这些通孔如图 6 所示。CA 和 CB 封装的一般性焊接建议已添加至操作说明书“Allegro 产品焊接方法（SMD 和通孔）”。

应如何连接至连续加铅封装配置？

Allegro 推荐锡熔焊接技术。该方法详见我们的操作说明书“使用霍尔效应器件的次组件设计指南”。

是否提供 ACS758（CB 封装）的覆盖区建议？

提供，图 6 显示了 –PFF 引线格式配置的推荐覆盖区。在部分 (A)，具体来说，信号引脚的三个小型通孔也适用 –PSF 配置（其拥有连续的一级导体引线）。

 

 

 

图 6。ACS758 PFF 配置的推荐印刷电路板 (PCB) 布局

 

能否获取评估板的 Gerber 文件？

可以，下载地址：Allegro_CA_CB_EvalBoard (ZIP)。

无法使用 Gerber 文件；是否有任何其他可用格式？

有，可以从下列地址下载 AutoCAD 2004 的 DXF 文件：Allegro_CA_CB_EvalBoardDXF (ZIP)。

铜面积在这些文件中被定义为“区域”。

评估板上的铜痕有多厚？

评估板使用了 4 盎司的铜。

如何能够判断是否正过度加热某一部分，如何测量晶片温度？

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 7 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，在图 8 所示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。晶片温度应保持在数据表中与所使用 ACS758 型号对应的规定范围内。

图 7。一次电流通路的温度情况	图 8。带有热电偶位置的 ACS758 封装俯视图

是否有应用 ACS758 的任何其他设计指南？

应注意尽可能减小所测电流路径的感应系数。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。

ACS758 （CB 封装）的电感是多少？

测量电感典型值与测试信号频率如下：

• 32 nH (10 kHz)

• 24 nH (100 kHz)

• 21 nH (200 kHz)

ACS758 是否含铅？

不，ACS758 系列不含铅。所有信号引脚和终端都是 100% 雾锡，封装内不含铅。

高电流引脚框由什么制成？

大尺寸引脚框由无氧铜制成。

ACS758 易受杂散磁场影响的程度有多大？

ACS758 包含一个集中器核心，不仅充当 I_P 产生的磁通线的集中器，也充当屏蔽器，保护霍尔电路 IC 免受外界共模区域的影响（共模场抑制典型值为 –41 dB）。结果详见图 7，其比较了无防护线性霍尔效应传感器 IC 的输出电压 V_OUT 与 ACS758 的输出电压。这些器件增益相同，暴露于相同的磁场，应用于空心磁芯中，直至封装顶部。

图 7。ACS758 在杂散磁场中的性能

ACS758 拥有哪些安全认证？

ACS758 系列通过了美国保险商实验室 (Underwriters Laboratories) 下列标准认证：

• IEC 60950-1:2001（第一版）

另外，ACS758 系列通过了 TÜV 美国的下列标准认证：

• UL 60950-1:2003

• EN 60950-1:2001

• CAN/CSA C22.2 No. 60950-1:2003

塑封化合物材料的 UL 认证等级为 UL94V-0。

电源电压 V_CC 缓慢上升期间 ACS758 有哪些输出行为？

ACS758xCB-050 在 V_CC 上升的 500 ms 期间的典型输出行为显示在图 8 的 0 A 和 50 A 处：

图 8A。ACS758 通电性能。V_CC 上升，且 I_P = 0 A
转换速率为 5 V/500 ms；C1：V_CC = 2 V/div.、C2：V_OUT = 2 V/div.、时间 = 50.0 ms/div.

 

图 8B。ACS758 通电性能。V_CC 上升，且 I_P = 50 A
转换速率为 5 V/500 ms；C1：V_CC = 2 V/div.、C2：V_OUT = 2 V/div.、时间 = 50.0 ms/div.

ACS758 在应用电源之后多久会提供有效信号？

有效输出的典型时间如表 2 和图 9 所示。但是，我们建议保留 3 倍到 5 倍的安全余量，以应付工序和温度范围中通电时间的变化。

表 2。ACS758 有效输出时间 （VCC = 5 V 时测量）
IP (A)	0	50
通电时间 (µs)	8	10

 

图 9A。以 0 A 启动 ACS758-50A，之后，V_CC 从 0 V 步进至 5 V
，转换速率为 5 V/500 ms；C1：V_CC = 2 V/div.、C2：V_OUT = 2 V/div.、时间 = 10 µs/div.

 

图 9B。以 50 A 启动 ACS758-50A，之后，V_CC 从 0 V 步进至 5 V
，转换速率为 5 V/500 ms；C1：V_CC = 2 V/div.、C2：V_OUT = 2 V/div.、时间 = 10 µs/div.

如果尝试使传感器 IC 输出驱动超过规定的 10 nF 最大电容，会发生什么情况？

传感器 IC 的输出可能出现波动。

如果尝试使传感器 IC 输出驱动小于规定的 4.7 kΩ 最小电阻，会发生什么情况？

传感器 IC 也许不会产生输出量，因为其输出驱动器将无法供应足够电流。

ACS758 器件的过载电流容差是多少？

因为其较低的 100 µΩ 内部电阻，ACS758 传感器 IC 的CB 封装过载电流电容过度依赖于功率母线或安装它的印刷电路板的特性。在 PCB 安装的情况下，导线宽度和厚度、层数、有无接地层和 / 或电源层、承载线板上及非线板上的电流的电缆计量器，这些都是重要因素。它也取决于您的应用最大工作温度及持续时间、工作周期以及过载电流情况下的电流脉冲数量。举例来说，我们已在 Allegro ACS758 评估板上说明了 ACS758 器件的特点，用2 AWG 电缆与电流源连接。这是一个两层面板，含 4 盎司铜。在本页中（对于图纸和 Gerber 文件，请参见相关常见问题）。

实验结果如表 3。

表 3ACS758 测试最大过载电流等级和持续时间 （可适用于 Allegro ASEK 758 评估板器件，用 2 AWG 电缆连接）
环境温度 (°C)	最大电流 (A)
应用条件为 10 秒、10% 工作周期、100 脉冲
25	350
85	350
150	260
应用条件为 3 秒、3% 工作周期、100 脉冲
25	450
85	425
150	375
应用条件为 1 秒、1% 工作周期、100 脉冲
25	1200
85	900
150	600

 

ACS758 的电流通路与霍尔元件之间的电容耦合将如何影响传感器 IC 输出？

通过向高电流引线添加高频率正弦频率，进行引脚框的抗噪声测试。接着，测量耦合到霍尔效应器件输出的信号。如表 4 所示，ACS758 系列器件展现出高等级的引脚框抗噪性能。另外，图 10 用图表方式将性能表示为频率的函数。

表 4电流通路上 20 V 峰间值信号的典型电容耦合
频率 f (MHz)	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	7.5	8.5	10.0	15.0	18.0	20.0
输出电压 VOUT(p-p) (mV)	15.0	50.0	100.0	200.0	250.0	700.0	750.0	1000.0	1020.0	1050.0	600.0
抗噪 (dB)	-62.5	-52.0	-46.0	-40.0	-38.1	-29.1	-28.5	-26.0	-25.8	-25.6	-30.5

 

图 10。ACS758-50A 抗噪与频率图

 

文章中提到的CH704芯片是意瑞半导体（上海）有限公司推出隔离集成式电流传感器芯片，该芯片可以替代Allegro的大电流霍尔电流传感器ACS758/ACS770/ACS772，其中CH704A是满足汽车级标准的产品，填补了国内的空白。

CH704 是专为大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片。CH704 内置 0.1mΩ 的初级导体电阻，有效降低芯片发热支持大电流检测：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其内部集成独特的温度补偿电路以实现芯片在 -40 到150­°C全温范围内良好的一致性。出厂前芯片已做好灵敏度和静态（零电流）输出电压的校准，在全温度范围内提供 ±2% 的典型准确性。

产品信息如下：

• 隔离电压：4800VRMS

• AEC-Q100 汽车认证 (CH704A)

• 电源：4.5-5.5V

• 输出电压与电流成正比：+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A

• 带宽：120kHz

• 响应时间：4us

• 宽温度范围：-40­°C 至 150­°C

• 使用 EEPROM 进行高分辨率偏移和灵敏度调整

• 导线电阻：0.1 mΩ

• 集成数字温度补偿电路

• 几乎为零的磁滞

• 电源电压的比例输出

• 抗外部磁场

 

 

 

原文标题：ACS758/ACS770/CH704 霍尔电流传感器 IC 的常见问题

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审核编辑：汤梓红