本文介紹了使用霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路的一些進(jìn)展。本文檔包括用于將初級(jí)電流路徑集成到系統(tǒng)中的各種封裝概念，IC參數(shù)的重大改進(jìn)以及UPS，逆變器和電池監(jiān)控的典型應(yīng)用電路的一些示例。

介紹

在過(guò)去的十年中，在工業(yè)，汽車，商業(yè)和通信系統(tǒng)中，對(duì)低成本，準(zhǔn)確，小型電流傳感器解決方案的需求迅速增長(zhǎng)?？梢允褂酶鞣N技術(shù)將電流轉(zhuǎn)換為成比例的電壓?；魻栃?yīng)磁檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是與電流路徑的固有電壓隔離以及在單個(gè)硅芯片上集成霍爾元件和接口電子器件。[1]新的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的BiCMOS技術(shù)的系統(tǒng)使用使IC性能得以進(jìn)一步提高。通過(guò)在同一電流傳感器IC中支持集成其他功能（例如電源保護(hù)），這些也為新產(chǎn)品方法打開(kāi)了大門。

包裝概念

Allegro電流傳感器IC器件的特點(diǎn)是將單片線性霍爾IC和低電阻初級(jí)電流傳導(dǎo)路徑集成到單次過(guò)模壓封裝中。通過(guò)霍爾傳感器相對(duì)于銅導(dǎo)體的緊密接近和精確定位，可以優(yōu)化設(shè)備精度。低功耗和高電壓隔離是封裝概念的本質(zhì)。封裝電流測(cè)量系統(tǒng)的最終尺寸，形狀和其他組件取決于要測(cè)量的一次電流的幅度。本節(jié)詳細(xì)介紹了針對(duì)不同電流測(cè)量范圍的創(chuàng)新包裝技術(shù)。

電流高達(dá)20 A

對(duì)于標(biāo)稱電流高達(dá)±20 A的小電流，霍爾芯片和主電流路徑采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的SOIC8表面貼裝封裝進(jìn)行封裝，如圖1和圖3所示。這提供了一種兼容的緊湊型小尺寸解決方案大量自動(dòng)化電路板組裝技術(shù)。倒裝芯片技術(shù)的使用可以使霍爾元件的有效面與感測(cè)到的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的磁耦合。因此不需要通量集中器。用于電流檢測(cè)的銅路徑的內(nèi)部電阻通常為1.5mΩ，以實(shí)現(xiàn)低功耗。電源端子也與低壓信號(hào)I / O引腳電氣隔離。精心的IC和封裝設(shè)計(jì)可進(jìn)一步改善設(shè)備的電壓隔離，

圖1 ACS封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，顯示了U形初級(jí)銅導(dǎo)體和單個(gè)倒裝芯片安裝的霍爾IC。

圖2 CB封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，顯示了主要導(dǎo)體（銅，左），通量集中器（紅色）和線性Sip Hall ic（黑）和信號(hào)引腳（銅，右）。

圖3±20 A（LC封裝）和±200 A（CB封裝）電流傳感器IC的照片，并附帶硬幣以進(jìn)行比較。

電流高達(dá)200 A

對(duì)于更高的電流，必須增加銅導(dǎo)體的橫截面以適應(yīng)CB封裝中提供的材料內(nèi)的電流密度。由于這種較粗的導(dǎo)體與線性霍爾元件之間存在磁耦合，因此必須使用磁通集中器。銅線，線性SIP霍爾器件和集中器在包覆成型之前經(jīng)過(guò)精確組裝。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，初級(jí)導(dǎo)體電阻通常低至100 μΩ，并且在初級(jí)路徑和信號(hào)側(cè)之間實(shí)現(xiàn)了3 kV的最小rms隔離電壓（在60 Hz下持續(xù)1分鐘）。圖2顯示了這種±200 A電流傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖3顯示了這種類型和±20 A封裝類型的照片。

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