ACS712 pimi 20 A'yı nasıl tutabilir?

Bazı mevcut ölçüm IC'lerini arıyorum ve ACS712'yi buldum, ancak anlayamadığım şey, izleme genişliği hesaplayıcıları neredeyse bir inç kalınlığında bir ize ihtiyacım olduğunu söylediğinden, görünüşte küçük pimlerin 20 A akımını nasıl işleyebileceğidir. aynı akımı işlemek için.

Bu IC'nin sonlandırıldığını ve yeni tasarımlar için önerilmediğini unutmayın, bunun yerine ACS723'ü tavsiye ederler. Aynı pakette 30A versiyonu da geliyor.

PCB izleme hesaplayıcıları temel varsayımlara dayanır:

• Uzun dağılmış izler.
• İnce iletken katmanlar.
• Kart geometrisi ve iz yerleşimi göz önüne alındığında kabul edilebilir uygulama sıcaklığı artışı

Birçok uygulama için, sınırlayıcı faktör, izin direnci ve bir voltaj düşüşünün ne kadarının kabul edilebilir olduğu olacaktır. Diğer uygulamalarda, PCB'nin sıcaklık artışı içindeki bileşenler için mevcut güç kaybını etkileyecektir. Ancak bu faktörler kritik değilse, daha ince izler mümkün hale gelir.

Ancak bir IC'de bu varsayımların hiçbiri gerçekten geçerli değildir:

• Pimler ve ilişkili lehim, takıldıkları PCB katmanından önemli ölçüde daha kalındır.
• IC'ler, güç dağılımı boyutları ve PCB tarafından sağlanan soğutucu alanı ile sınırlı olan küçük topaklı bileşenlerdir (ek soğutucuların bulunmaması durumunda).

Bir IC'de akım için ana sınırlamalar şunlar olacaktır:

• Bağ tellerinin akım taşıma kapasitesi (bunlar aslında sigortalardır)
• Paket / IC güç kaybı
• Güç dağılımına ayrılmış PCB alanı.

Bu özel IC'de, güç izlerinin IC'nin kendisiyle bile temas etmediği açıktır, yani onlarla ilişkili hiçbir bağ teli yoktur. IC içindeki Hall sensörü ile etkileşime giren manyetik bir alan üretmek için paketin bir parçası olan ince bir kısa metal köprüye dayanır. Bu köprünün (pimlerin kendileri dahil) toplam direncinin 1.5mΩ'dan daha az olduğunu belirtir.

Bu, 30A'da IC'nin, veri sayfasında belirtildiği gibi monte edildiğinde, ortamın üzerinde 32 ° C'den daha düşük bir sıcaklık artışı (80 ° C'lik maksimum spesifikasyondan çok daha az) anlamına gelen 1.4W'tan daha az dağılacağı anlamına gelir. IC sıcaklığının düşürülmesi, güç kaybıyla uğraşmaktan ziyade hassasiyetin korunması meselesi gibi görünmektedir.

Ayrıca veri sayfasının bir miktar dağıtım alanı gerektirdiğini unutmayın. Dağılım için 1500mm ^ 2 2oz bakır sağlayarak sıcaklık artışı sadece 7 ° C'ye düşürülür. Bu alan PCB'de gerekli kalın izler ile kolayca sağlanabilir.

Sorunuz neredeyse tüm yüksek akım IC'leri ve güç cihazları için geçerlidir. Elektrotların kendilerinin kalın bakır teller olduğu ve kapasitenin 20A'nın çok ötesine geçtiği açıktır. Birçok güç FET'i örneğin 100'lü amperlerde darbe akımını işleyebilir.
Bu akımın akmasına izin vermek için PCB izleri sağlamak, cihaz ana çerçevesi ve bağlantı kablolarının yeteneği ile neredeyse hiçbir ilgisi yoktur.

100A kapasitesine sahip bir cihazı gösteren bu ACS videosu size yardımcı olabilir. 100A'ya maruz kalan PCB miktarının, cihazın yakınında PCB'ye doğrudan vidalanmış / lehimlenmiş büyük bakır konektörlere sahip olduklarından çok düşük olduğuna dikkat edin. Çoğu PCB kalınlığı / genişlik hesaplayıcısı, belirli bir CSA ile doğrusal uzunluk üzerindeki voltaj düşüşünü hesaplamaktadır. PCB uzunluğunu kısa tutun ve voltaj düşüşü daha az olduğundan, güç kaybı daha az olur.

Allegro'nun bu açıklaması , IC içindeki akım taşıyan iletkenin neden gerekli manyetik alanı oluşturmak için daraltıldığını anlamanıza yardımcı olabilir.

PCB bakır kalınlığının arttırılmasındaki temel sorun maliyettir. Sadece seçilen parçaları yüksek kalınlıkta yapmak son derece yüksek bir maliyettir ve normalde bu, bağlantı tellerine mekanik mukavemet sağlamak için taban PCB'nizin kalınlığını da artıracaktır.

PCB üzerinde bakır bir kurşun çerçeve sağlamak çok daha ucuzdur, bunlar damgalanabilir ve SMT veya delikten geçirilebilir. Buraya ve buraya bakın ve ek seçenekler için Google'da arama yapın.

Düşük miktarda DIY için basit ve etkili olan PCB hattına bir tel lehim.

Bir PCB'de 20 A'yı hedeflerseniz, muhtemelen daha kalın bakır katmanlar kullanarak tasarlamanız gerekir. Bunun gibi izler için harici katmanlar kullanın. Ve belki de izlerin üstünde lehim sığır eti kullanın, buna bakın . Birçok PCB evi rutin olarak 4 oz / ft2 kalınlığında bakır sunar ve hesap makineleri size ~ 180 mil (~ 5mm genişliğinde) makul bir iz genişliği verir. 20C sıcaklık artışını göze alabiliyorsanız, iz daha da küçük olabilir (120 mils'e kadar):

Ayrıca PCB'nin her iki tarafında izler kullanabilir ve bunları sadece 1.5 mm genişliğinde oluşturabilirsiniz.

1.2 mΩ direncin çoğu, Hall efekt sensörlerinin çalışması için alt pimlerdeki küçük döngüdedir. 2.1 kVRMS yalıtımı gömülü Epoksi boşluğudur.

Bu akımı taşımalı, ama çok uzak değil.

Yani mevcut döngünün geri kalanı tasarımınıza kalmış.

Tasarım gereği, mevcut döngü alanını toprak veya güç düzlemi ile küçük ve kısa tutar veya benzer 1 mΩ kontaklara ve ağır kablolara vb.

Genellikle DIY akım şöntleri, bir güç şönt direnci için güç dağılımını sınırlamak için 50mV maks düşer ve daha sonra yüksek voltaj kazancı kullanır. Bu IC sadece 24mV düşer, bu nedenle 20A'da dağılma sadece 480mW'dir.

Ayrıca galvanik olarak izole edilmiştir. Bu yüzden birçok avantaj var ve Allegro, Hall Sensörlerinin doğrusal olmayan etkilerinin makul hata toleransları için telafi edilmesinde uzmanlaşmıştır.

Şeytan ayrıntıda gizlidir. Sensörün 20A'ya kadar ölçüm yapabilmesi, yapmanız gerektiği anlamına gelmez.

Neden olmasın? bir tür kontrol için böyle bir sensör kullanıyorsanız ve hedef akımınız 20A ise, ölçüm ayrıntılarını kaybedeceğiniz için sadece 20A'ya kadar ölçen bir sensör istemezsiniz. Aynı şekilde, aşırı akım göstergesi de olmaz.

Genellikle 10-15A ölçmek / kontrol etmek istediğinizde bir 20A sensörü seçersiniz. Bu, pimlerdeki mevcut stresi azaltmaya yardımcı olur.

Ancak, bu pimlerin ne kadar akım tutabileceğine şaşıracaksınız. Veri sayfasını okursanız, bu halkanın ilişkili direncinin 1.2mR olduğu görülebilir ve bu da kayıpları 480mW'ye koyacaktır. Bu çok fazla bir şey ve cihazdan çıkarılması gerekecek ve bu bağlı izler aracılığıyla olacaktır. Pimler ve ilgili bağlantı anma akımının 5 katı kadar dayanabilir.

Temelde sürekli ölçüm yapabilmek ile sürekli ölçüm yapabilmek arasında bir fark vardır. Sürekli bir ölçüm için böyle bir cihaz kullanmak istiyorsanız, çipi ve çevresindeki bağlantıları veri sayfası sınırları içinde tutmak için uygun termal yönetim sağlamanız gerekir.

İzler gelince. IPC-2152, belirli bir sıcaklık için bu tür bir akımı taşımak için izlerin ne kadar geniş olması gerektiği konusunda yön verir.

0.5 Oz -> 60mm genişliğinde iz.
1 oz -> 30mm genişliğinde.
2 oz -> 17mm genişliğinde.
3 oz -> 12mm genişliğinde.
4 oz -> 7,5 mm genişlik.

Aynı şekilde bu, yük akımını paylaşmak için çok katmanlı olarak da gerçekleştirilebilir

Isı giderimi ile ilgili olarak, standart kalınlıkta bir bakır folyo karesi (ayak kare başına 1 ons, 1,4 mil kalınlığında veya 35 mikron kalınlığında), watt başına 70 derecelik Santigrat dereceden kenara zıt termal dirence sahiptir. Bu akım ölçüm IC'lerinden ısı giderimini PLANLAYABİLİRSİNİZ.

İlk olarak, cihazda akımı taşıyan iki pim vardır ve tasarımcılar kesinlikle akımın ikisi arasında eşit olarak bölündüğünden emin oldular.

İki pim yaklaşık olarak 0,8 mm² bakırdır, kabaca AWG20'ye karşılık gelir . Gördüğünüz gibi, erimeden önce 10 saniye boyunca 50A'ya dayanabilmeleri gerekir, bu nedenle 20A, oldukça yüksek de olsa imkansız değildir.