霍爾電流傳感器的應用及注意事項

車規級霍爾電流傳感器CH704是為50A以上大電流檢測應用開發的隔離集成式電流傳感芯片，具有高精度、增強絕緣耐壓、高可靠性、低功耗等優點。

芯片內部集成一個精密的可編程線性霍爾芯片、一個小型聚磁環以及一個導通電阻為0.1m?的銅排，可實現+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A的電流檢測，并且通過工廠預編程可測量最大400A的浪涌電流。

其主要應用包括：

? 汽車電子：汽車OBC，DC-DC，EPS電機等

? 工業控制：不間斷電源（UPS）、焊機/移動通信設備等電源供電等

? 大功率電機：平衡車/獨輪車控制器、熱泵/制冰機等

? 能源：過程控制、蓄電池檢測、能量測量等

我們以CH704為例，講一下霍爾電流傳感器應用及注意事項：

外部電路

VCC-GND 旁路電容

建議在VCC 引腳和GND 引腳之間使用0.1 μF （PFC應用額外增加一個1uF）旁路電容器。此電容器應盡可能接近實際CH704 封裝體VCC 管腳的位置。

OUT-GND 解耦電容

建議在OUT 引腳和GND 引腳之間使用1 nF 解耦電容器。此電容器應盡可能接近實際OUT 管腳的位置。

OUT輸出端

對于PFC 可能存在大量干擾諧波，可以在前端增加有源濾波器/RC低通濾波電路。

OUT端信號需要長距離傳輸時：

需要增加運放實現信號跟隨器，增強信號驅動能力，和抗干擾能力。

VCC端：

對于開關電源系統，上電的第一個脈沖問題，客戶可以根基實際情況增加6.0V穩壓二極管.

上電時間與OC

電流信號幅度90%-Vout幅度90% 時間差

Power on time : 30us (typ)

1）芯片VCC端上電以后等待3-5倍Power on time后，進行電流信號測量。

2）在考慮OC功能時，OUT端濾波電容不大于4.7nF（6uS），整個環路時間不超過IPM/IGBT的最大過流承受時間。

3）OUT端解耦電容對響應時間的影響不可忽略，1nF對應的響應時間預計在2uS, 如右圖所示。電容越大，響應時間就越長，PID環路時間，OC環路時間會增加。

Layout注意事項

大功率4層沉金板

高功率密度覆銅厚度：2-4盎司

載流：<2A/mm

走線應考慮直線控制電感量

適當遠離電容電感---高溫會降低容值和感量。

降低電感典型值提升測試信號頻率

印刷電路板封裝

原邊覆銅厚度：2盎司

過孔提供更好的導熱，便于波峰焊

需要進一步加強絕緣時，可以考慮原副邊挖孔。

Note: 不建議客戶端將引腳、銅牌彎折。

銅排熱量分布

1）BUS bar 側焊盤應考慮電流密度和散熱。

2）應注意盡可能減小所測電流路徑的電感系數。此外，應注意盡可能減小一次通路中任何連接處的瞬變/ 連接電阻

信號頻率

1）CH704最大帶寬：120Khz

2）對于客戶端可能存在信號頻率大于120 kHz的信號需要測量，此時傳感器信號處理環路會產生相位滯后和交流電流輸出幅度衰減，此種情況在實際應用中應盡可能避免。

3）對于瞬變電流信號，CH704響應時間約為2 μs（OUT-GND電容1nF）。對于更高響應要求的應用需要注意。

4）對于OUT信號上存在高于改頻率的瞬時脈沖波或來自VCC端串入。

5）鑒于CH704的特殊框架設計，對外部磁場不敏感，同時最大程度的提升了交流信號的頻率響應，同時也降低了渦流損耗。

CH704量程與發熱

? 1) CH704 規格量程：±50A, ±100A, ±150A, ±200A

? 2) 對于高于上述量程的要求：比如±300A量程需要特性申請。

? 3）100A及以上量程的產品，環境溫度25℃，原邊最大持續電流建議控制在100A 以內，最大電流峰值控制在對應的量程內即可，50A量程的產品原邊電流超過50A以后會進入飽和區。

? 4）需要更大持續電流>100A需要額外散熱裝置輔助：風冷、鋁基板、水冷，或者多種措施聯合使用。

? 5）評估電流發熱

一次電流通路終端溫度可用來預測封裝內的晶片溫度。如圖所示，接近封裝外殼的一次電流通路終端兩側的溫度幾乎與封裝內及電流通路橋接器處的溫度相同。封裝內晶片溫度將比此溫度低將近1°C。為測量封裝內的溫度，在右下圖的每個位置焊接一個熱電偶。那么，減去1°C就是晶片溫度的一個很好的預估值。