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发表人:丁晓勇 发表时间:2011/6/17 11:39:00  

 

 本栏论题: Allegro电流传感器介绍  [7578]

    Allegro电流传感器
   
    Allegro电流传感器的共同点:
    一、 芯片级霍尔电流传感器,串联在电流回路中,外围电路简单。
    二、 开环模式的霍尔电流传感器(因体积问题,芯片级霍尔电流传感器无法做到闭环模式。)
    三、 可测交直流电流。
    四、 无需检测电阻,内置毫欧级路径内阻。
    五、 单电源供电,原边无需供电。
    六、 80~120KHz的带宽,外围滤波电容可调整带宽与噪声的关系。
    七、 输出加载于0.5Vcc上,非常稳定的斩波输出。
    八、 us级响应速度,精度在-40~85℃时小于2%
    九、 带抑制干扰的特殊封装工艺。
    十、 非常好的一致性与可靠性。年出厂不良率小于1PPM。
    常推的几颗Allegro霍尔电流传感器为:
    ACS712
   

Allegro电流传感器介绍


   
    从ACS712的内部框图与封装解剖图可以看出,原边电流只是从芯片内部流过,与副边电路并没有接触,原边与副边是隔离的,因为封装小,所以ACS712的隔离电压为2100V。因为电流的流过会产生一个磁场,霍尔元件根据磁场感应出一个线性的电压信号,经过内部的放大、滤波、与斩波电路,输出一个电压信号。
    ACS712根据尾缀的不一样,量程分为三个规格:5A、20A、30A,温度等级均为E级(-40~85℃)。输入与输出在量程范围内为良好的线性关系,其系数Sensitivity分别为,185、100、66mV/A。因为斩波电路的原因,其输出将加载于0.5Vcc上。ACS712的Vcc电源一般建议采用5V。输出与输入的关系为Vout=0.5Vcc+Ip*Sensitivity。一般输出的电压信号介于0.5V~4.5V之间。
    Ip+与Ip-之间流经芯片内部的那一部份,我们称之为内置路径内阻,其阻值为1.2mΩ.当大电流流经它时,所产生的功耗很小,如30A满量程的电流流经它时,产生的功耗为P=30*30*1.2/1000=1.08W. 此功耗所引起的温度变化约为23度左右。
    ACS 712的全温度范围的精度为±1.5%。在25~85℃时,精度特性更好。输入与输出之间的响应时间为5us。带宽为80KHz,通过调整滤波脚与地之间的滤波电容,可根据客户的要求来调整噪声与带宽的关系,电容取值大,带宽小,噪声小。
   
   
    ACS710
   

Allegro电流传感器介绍


    与ACS712相比,ACS710多了一个过流保护功能。如上图所示,蓝色虚框为ACS710的电流检测回路,红色虚框为ACS710的过流保护回路。
    ACS710与ACS712的电流检测原理是一样的,所不同的有以下几点:
    1. ACS710因为封装SOIC-16体积比ACS712稍大,所以原边与副边的隔离电压也比ACS712大,为3000V。
    2. 内置路径内阻为1.0 mΩ。
    3. 量程不一样,根据尾缀不同,分12.5A与25A两种量程。这里的12.5A量程与25A量程指的是优化量程,实际上,ACS710有三倍过载能力,即,他们的实际量程分别为37.5A与75A。但考虑到电流过大,温升的效应,不建议将ACS710长期工作于过载条件下。
    4. ACS710 Vcc可选用5V与3.3V两种。5V与3.3V时,其输入输出的线性系数(Sensitivity)也为线性。如ACS710 25A量程的IC,Vcc为5V时,Sensitivity为28mV/A. 3.3V时,Sensitivity为28*3.3/5=18.5mV。
    5. 温度等级不一样,ACS710为K级,-40~125℃.
    6. ACS710的带宽为120KHZ,响应时间为4us,过流保护响应时间为2us。
    ACS710过流保护功能说明
    1. 16管脚为使能脚。
    2.调整15脚外围的两个分压电阻值,可设定过流保护的门限值。Vcc为5V时,ACS710KLATR-12CB-T(12.5A量程的型号)其可设定的过流保护的门限范围为22.3A~35.7A;ACS710KLATR-25CB-T(25A量程的型号)其可设定的过流保护的门限范围为44.6A~71.5A。
    3.13管脚为Fault输出脚,过流条件出现时,13管脚将在2us内输出一个低电平信号,其中外接电容Coc为缓冲电容,以防止因干扰而产生的误报情况。
    4. 下图为过流保护过程的图解说明。
   

Allegro电流传感器介绍


   
    ACS758
   

Allegro电流传感器介绍


    ACS758的原理是一样的。与ACS712、ACS710相比,其特点是:
    1. 量程大,分为50A、100A、150A、200A 四个等级。
    2. 内置路径内阻小,为100uΩ.
    3. 温度等级,50A、100A量程的等级为L级,即-40~150℃;150A量程的为K级,即-40~125℃;200A量程的为E级,即-40~85℃.
    4. 带宽为120KHz,响应时间为4us。
    5. 25℃时,原边1200A大电流时,可承受时间为1秒。
    85℃时,原边900A大电流时,可承受时间为1秒。
    150℃时,原边600A大电流时,可承受时间为1秒。
   
    以上介绍的为Allegro的三颗代表型芯片级霍尔电流传感器,我介绍的均为双向的霍尔电流传感器(可测交直流),输出加载于0.5Vcc上。Allegro也有单向的霍尔传感器,其单向的霍尔电流传感器(可测正电流),输出加载于0.1Vcc上。芯片级的霍尔电流传感器,目前其最大量程为200A,对于大于200A的电流,可用Allegro线性霍尔做成塻块型霍尔电流传感器。事实上,国内有部份品牌的模块型霍尔电流传感器,就是应用Allegro的线性霍尔做为核心做成的。
   
    小结
    各种电流检测的方式原理各不同。
    检测电阻+运放与电流互感器属于低成本的方案,其可靠性与安全性较差,主要用于低端方案。
    模块式霍尔电流传感器,其体积较大,双电源供电,成本较高。
    隔离放大器,其原边,副边均需电源供电,在消除干扰方面的设计难度更大,成本比模块式霍尔电流传感器要低,比Allegro的成本高。外围电路较复杂,需加检测电阻。
    Allegro的霍尔电流传感器,量程相对于每一个型号来说,是固定的,最高量程为200A。小量程(50A以下)的霍尔电流传感器成本低,ACS758的成本比模块型霍尔电流传感器低。输出加载于0.5Vcc,输出信号为正电压。
   
   

以下是关于《Allegro电流传感器介绍》论题的回复(共2篇)

回复人:丁晓勇 

 回复时间:2011/6/17 11:44:00

支持(470) | 反对(533)

 

    丁晓勇 Allegro代理 联系方式:13823772486

回复人:dingxyong 

 回复时间:2011/6/20 12:24:00

支持(410) | 反对(448)

 

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