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解析霍尔电流传感器ACS785与ACS712电流检测方式之二

2021/9/18 12:02:58 点击:

ACS712
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。
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
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。
ACS758
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。
六.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。

目前Allegro这种芯片级的电流传感器已经广泛应用于变频器,伺服驱动,控制器等多个工控领域,价格与体积,品质等具备绝对优势

深圳市锦锋科技推出:

SCT系列电流传感各型号:
SCT050BR,SCT050BF,SCT050UR,SCT050UF,SCT100BR,SCT100BF,SCT100UR,SCT100UF,SCT150BR,SCT150BF,SCT150UR,SCT150UF,SCT200BR,SCT200BF,SCT200UR,SCT200UF对标替代 美国ALLEGRO电流传感器有ACS758系列、ACS770系列、ACS756系列、ACS759系列、ACS772系列型号,ALLEGRO PIN TO PIN国产替代各型号如下
ACS758系列型号如下:ACS758LCB-050B-PFF-T,ACS758LCB-050U-PFF-T ,ACS758LCB-100B-PFF-T,ACS758LCB-100B-PSF-T ,ACS758LCB-100U-PFF-T ,ACS758KCB-150B-PFF-T ,ACS758KCB-150U-PSF-T ,ACS758KCB-150B-PSS-T ,ACS758KCB-150U-PFF-T ,ACS758ECB-200B-PFF-T,ACS758ECB-200B-PSF-T ,ACS758ECB-200U-PSF-T,ACS758ECB-200B-PSS-T,ACS758ECB-200U-PFF-T;