Як може контактом ACS712 керувати 20 A?

Я шукаю поточні вимірювальні ІМС і знайшов ACS712, але те, що я не можу зрозуміти, це те, як, здавалося б, невеликі штифти можуть справлятись із струмом 20 А, оскільки калькулятори ширини сліду говорять про те, що мені потрібна траса товщиною майже дюйм обробляти однаковий струм.

Зауважте, що цей ІС було припинено і не рекомендується для нових конструкцій, вони рекомендують ACS723. Він також поставляється у версії 30A на точно такий же пакет.

Калькулятори мікроелементів PCB покладаються на основні припущення:

• Довго розподілені сліди.
• Тонкі провідні шари.
• Прийнятне підвищення температури застосування за умови геометрії та розміщення доріжок

Для багатьох застосувань обмежуючим фактором буде опір сліду і допустимий ступінь падіння напруги. В інших програмах підвищення температури ПХБ вплине на доступне розсіювання потужності для компонентів, що знаходяться в ній. Але якщо ці фактори не є критичними, можливі тонші сліди.

Але в ІС жодне з цих припущень дійсно не відповідає:

• Штифти та пов'язаний з ними припой значно товщі шару PCB, до якого вони прикріплені.
• ІМС - це невеликі згущені компоненти, розсіювання потужності яких обмежено їх розмірами та площею радіатора, що надається друкованою платою (якщо додаткові радіатори не задіяні).

Основними обмеженнями для струму на ІС були б:

• Поточна несуча здатність з'єднувальних проводів (це по суті запобіжники)
• Розсіювання потужності пакета / ІС
• Область друкованої плати, присвячена розсіюванню потужності.

У цьому конкретному ІС зрозуміло, що сліди живлення навіть не контактують із самим ІМС, тобто немає жодних зв'язкових проводів, пов'язаних з ними. Він спирається на тонкий короткий металевий міст, який є частиною пакета для створення магнітного поля, яке взаємодіє з датчиком Холла всередині ІС. Він визначає загальний опір цього мосту (включаючи самі штирі) менше 1,5 мОм.

Це означає, що при 30А ІС розсіюватиметься менше 1,4 Вт, що при монтажі, як зазначено в технічному описі, передбачає підвищення температури менше 32 ° С над навколишнім середовищем (набагато менше максимальної характеристики 80 ° С). Зниження температури ІК видається скоріше справою підтримки точності, ніж вирішенням питання розсіювання потужності.

Також зауважте, що в описі даних передбачена деяка кількість зони розсіювання. Забезпечуючи 1500 мм ^ 2 міді 2 унції для відсіювання, підвищення температури знижується до всього 7 ° С. Така площа може бути легко забезпечена необхідними товстими слідами на друкованій платі.

Ваше запитання стосується практично всіх ІС та пристроїв живлення високого струму. Зрозуміло, що самі виводи - товсті мідні дроти, а здатність виходить далеко за межі 20А. Наприклад, багато потужних БНТ можуть обробляти імпульсний струм у 100 ампер.
Забезпечення слідів на друкованій платі для дозволу потоку струму майже не має нічого спільного з можливостями пристрою каркаса та проводів з'єднання.

Це відео ACS, що показує пристрій, здатний до 100A, може допомогти вам. Зауважте, що кількість друкованих плат до 100A дуже низька, оскільки у них є великі мідні з'єднувачі, зафіксовані болтами / припаяними безпосередньо до друкованої плати поблизу пристрою. Більшість калькуляторів товщини / ширини друкованих плат обчислюють перепад напруги на лінійну довжину за допомогою заданої CSA. Тримайте друковану плату короткою, а падіння напруги менше, тому розсіюється потужність менше.

Це пояснення від Allegro також може допомогти вам зрозуміти, чому струмопровідний провідник всередині ІС звужується до створення необхідного магнітного поля.

Основна проблема із збільшенням товщини міді на друкованій платі - це вартість. Виключно дорого робити лише вибрані доріжки з високою товщиною, і зазвичай це також підвищить товщину вашої базової друкованої плати, щоб забезпечити механічну міцність приєднувальних проводів.

Набагато дешевше забезпечити мідний свинцевий каркас на друкованій платі, вони можуть бути штамповані або SMT, або через отвір. Дивіться тут і тут і шукайте в Google додаткові параметри.

Для низької кількості DIY я просто припаюю дріт до друкованої плати, простий та ефективний.

Якщо ви орієнтуєтесь на 20 А на друкованій платі, вам, ймовірно, потрібно розробити її відповідно, використовуючи товсті шари міді. І використовувати зовнішні шари для таких слідів. І, можливо, використовуйте паяльну яловичину поверх слідів, дивіться це . Багато будинків з ПХБ зазвичай пропонують мідь товщиною 4 ун / фут2, а калькулятори дадуть вам розумну ширину сліду ~ 180 миль (ширина ~ 5 мм). А слідів може бути навіть менше (до 120 миль), якщо ви можете дозволити собі підвищення температури на 20 ° C:

Ви також можете використовувати сліди з обох сторін друкованої плати та зшивати їх, що може зробити їх лише 1,5 мм шириною.

Більша частина опору 1,2 мОм знаходиться в крихітній петлі на нижніх штифтах, щоб спрацьовували датчики ефекту Холла. Ізоляція 2,1 кВРМС - це вбудований епоксидний зазор.

Він повинен нести цю течію, але не дуже далеко.

Отже, решта поточного циклу залежить від вашого дизайну.

За конструкцією ви тримаєте поточну площу петлі невеликою та короткою із землею або силовою площиною або перевантажуєтесь подібними контактами 1 мОм та важкими кабелями тощо.

Як правило, електромагнітні шунти падіння 50 мВ макс. Для обмеження розсіювання потужності для резистора потужності шунту, а потім використовують посилення високої напруги. Цей ІС падає лише 24мВ, тому розсіювання при 20А становить лише 480мВт.

Він також гальванічно ізольований. Таким чином, існує багато переваг, і Allegro спеціалізується на тому, щоб нелінійні ефекти датчиків Холла компенсували розумні допуски помилок.

Чорт у деталях. Тільки тому, що датчик може вимірювати до 20А, це не означає, що слід.

Чому ти не повинен? якщо ви використовуєте такий датчик для якоїсь форми управління, а ваш цільовий струм становить 20А, ви б не хотіли, щоб датчик вимірював лише 20А, оскільки ви втратите деталі вимірювання. Так само у вас не було б ніяких значень надмірного струму.

Як правило, ви б вибрали датчик 20А, коли хочете виміряти / керувати 10-15А. Це допомагає зменшити поточну напругу на шпильки.

Однак ви здивуєтеся, наскільки струмовими такими штифтами можна впоратися. Якщо ви прочитаєте таблицю даних, то видно, що пов'язаний опір цього циклу становить 1,2мР, що може спричинити втрати на рівні 480мВт. Це дуже багато, і його потрібно було б витягнути з пристрою, і це буде через підключені сліди. Штифти та пов'язане з ними з'єднання також можуть витримати 5x номінальний струм.

В основному існує різниця між можливістю вимірювання та здатністю вимірювати постійно. Якщо ви хочете використовувати такий пристрій для безперервного вимірювання, вам потрібно буде забезпечити відповідне теплове управління, щоб утримувати мікросхему та навколишні з'єднання в межах даних аркуша.

Щодо слідів. IPC-2152 дає вказівку на те, наскільки широкими повинні бути сліди, щоб перенести такий струм, для даного часу

0,5 Оз -> 60 мм завширшки.
1 унція -> 30 мм шириною.
2 унції -> 17 мм шириною.
3 унції -> 12 мм шириною.
4 унції -> 7,5 мм завширшки.

Так само це може бути реалізовано з багатошарового для розподілу струму навантаження

Що стосується відводу тепла, то один квадратний мідний фольга стандартної товщини (1 унція на квадратний фут, товщиною 1,4 мілілі або 35 мкм) має термостійкість від краю до протилежної межі 70 градусів Цельсія на ват. Ви можете ПЛАНУВАТИ відведення тепла з цих вимірювальних пристроїв струму.

По-перше, на пристрої є два штирі, які переносять струм, і дизайнери, безумовно, переконалися, що струм розподілений рівномірно між ними.

Два штифти містять мідь приблизно 0,8 мм², що приблизно відповідає AWG20 . Як бачите, вони повинні витримувати близько 50А протягом 10 с, перш ніж вони розплавляться, тому 20А не є неможливим, хоч і досить високим.