Làm thế nào pin ACS712 có thể xử lý 20 A?

Tôi đang tìm kiếm một số IC đo hiện tại và tìm thấy ACS712, nhưng điều tôi không thể tìm ra là làm thế nào các chân dường như nhỏ có thể xử lý dòng điện 20 A vì các máy tính chiều rộng dấu vết nói rằng tôi cần một dấu vết dày gần một inch để xử lý cùng hiện tại.

Xin lưu ý rằng IC này đã bị ngừng và không được khuyến nghị cho các thiết kế mới, thay vào đó họ đề xuất ACS723. Nó cũng có phiên bản 30A trên cùng một gói.

Máy tính theo dõi PCB dựa trên các giả định cơ bản:

• Dấu vết phân bố dài.
• Lớp dẫn mỏng.
• Tăng nhiệt độ ứng dụng được chấp nhận cho hình dạng bảng và vị trí theo dõi

Đối với nhiều ứng dụng, hệ số giới hạn sẽ là điện trở của dấu vết và mức giảm điện áp có thể chấp nhận được. Trong các ứng dụng khác, sự gia tăng nhiệt độ của PCB sẽ tác động đến sự tiêu hao năng lượng có sẵn cho các thành phần trong nó. Nhưng nếu những yếu tố này không quan trọng, dấu vết mỏng hơn sẽ trở thành có thể.

Nhưng trên IC không có giả định nào thực sự đúng:

• Các chân và chất hàn liên quan, dày hơn đáng kể so với lớp PCB mà chúng được gắn vào.
• IC là các thành phần gộp nhỏ, có khả năng tiêu tán năng lượng bị giới hạn bởi kích thước của chúng và khu vực tản nhiệt được cung cấp bởi PCB (nếu không có thêm tản nhiệt).

Các hạn chế chính đối với dòng điện trên IC sẽ là:

• Khả năng mang hiện tại của dây trái phiếu (về cơ bản là cầu chì)
• Tản điện gói / IC
• Khu vực PCB dành riêng cho tản điện.

Trên IC đặc biệt này, rõ ràng là dấu vết nguồn thậm chí không liên lạc với chính IC, nghĩa là không có dây liên kết với chúng. Nó dựa vào một cây cầu kim loại ngắn mỏng là một phần của gói để tạo ra từ trường tương tác với cảm biến Hall bên trong IC. Nó chỉ định tổng trở của cầu đó (bao gồm cả các chân) nhỏ hơn 1,5mΩ.

Điều đó có nghĩa là ở 30A, IC sẽ tiêu tan dưới 1,4W, khi được gắn như được chỉ định trong bảng dữ liệu, ngụ ý sự tăng nhiệt độ dưới 32 ° C so với môi trường xung quanh (ít hơn nhiều so với thông số tối đa 80 ° C). Giảm nhiệt độ IC dường như là vấn đề duy trì độ chính xác hơn là xử lý tản điện.

Cũng lưu ý rằng bảng dữ liệu gọi cho một số lượng khu vực tiêu tán. Bằng cách cung cấp 1500mm ^ 2 đồng 2oz để tản, nhiệt độ tăng giảm xuống chỉ còn 7 ° C. Khu vực như vậy có thể dễ dàng được cung cấp bởi các dấu vết dày cần thiết trong PCB.

Câu hỏi của bạn áp dụng cho hầu như tất cả các thiết bị nguồn và IC hiện tại cao. Rõ ràng rằng bản thân các dây dẫn là dây đồng dày và khả năng vượt xa 20A. Ví dụ, nhiều FET công suất có thể xử lý dòng xung trong 100 ampe.
Việc cung cấp các dấu vết PCB để cho phép dòng điện này chảy gần như không liên quan gì đến khả năng của dây dẫn thiết bị và dây kết nối.

Đây phim ACS cho thấy một thiết bị có khả năng 100A có thể giúp bạn. Lưu ý rằng lượng PCB tiếp xúc với 100A là rất thấp vì chúng có các đầu nối bằng đồng lớn được bắt vít / hàn trực tiếp vào PCB gần thiết bị. Hầu hết các máy tính độ dày / chiều rộng PCB đang tính toán sụt áp trên chiều dài tuyến tính với một CSA nhất định. Giữ chiều dài PCB ngắn và giảm điện áp ít hơn, do đó năng lượng tiêu tán ít hơn.

Giải thích này từ Allegro cũng có thể giúp bạn hiểu lý do tại sao dây dẫn mang bên trong IC bị thu hẹp để tạo ra từ trường cần thiết.

Vấn đề chính với việc tăng độ dày đồng PCB là chi phí. Đó là chi phí đặc biệt cao để thực hiện chỉ các bản nhạc được chọn ở độ dày cao, và thông thường, điều này sẽ đẩy độ dày của PCB cơ sở của bạn quá cao để cung cấp độ bền cơ học cho dây nối.

Nó rẻ hơn nhiều khi cung cấp một khung chì đồng trên PCB, những cái này có thể được đóng dấu và có thể là SMT hoặc thông qua lỗ. Xem ở đây và ở đây , và tìm kiếm trên Google cho các tùy chọn bổ sung.

Đối với số lượng thấp DIY tôi chỉ cần hàn một dây vào rãnh PCB, đơn giản và hiệu quả.

Nếu bạn nhắm mục tiêu 20 A trên PCB, bạn có thể cần phải thiết kế nó phù hợp bằng cách sử dụng các lớp đồng dày hơn. Và sử dụng các lớp bên ngoài cho dấu vết như thế. Và có thể sử dụng hàn thịt bò lên trên dấu vết, xem điều này . Nhiều ngôi nhà PCB thường cung cấp đồng dày 4 oz / ft2 và máy tính sẽ cung cấp cho bạn chiều rộng theo dõi hợp lý ~ 180 triệu (rộng ~ 5 mm). Và dấu vết có thể còn nhỏ hơn (xuống tới 120 triệu) nếu bạn có thể đủ khả năng tăng nhiệt độ 20C:

Bạn cũng có thể sử dụng dấu vết trên cả hai mặt của PCB và khâu chúng lại, có thể làm cho chúng chỉ rộng 1,5 mm.

Hầu hết các điện trở 1,2 m nằm trong vòng lặp nhỏ ở các chân thấp hơn để các cảm biến hiệu ứng Hall hoạt động. Cách điện 2.1 kVRMS là khoảng cách Epoxy nhúng.

Nó phải mang dòng điện này, nhưng không xa lắm.

Vì vậy, phần còn lại của vòng lặp hiện tại là tùy thuộc vào thiết kế của bạn.

Theo thiết kế, bạn giữ cho khu vực vòng lặp hiện tại nhỏ và ngắn với mặt phẳng hoặc mặt phẳng nguồn hoặc giảm tải cho các tiếp điểm 1 mΩ tương tự và cáp nặng, v.v.

Thông thường các shunt hiện tại DIY giảm tối đa 50mV để hạn chế sự tiêu hao năng lượng cho điện trở shunt công suất sau đó sử dụng mức tăng điện áp cao. IC này chỉ giảm 24mV nên độ tiêu tán @ 20A chỉ 480mW.

Nó cũng bị cô lập về mặt điện. Vì vậy, có rất nhiều lợi thế và Allegro chuyên làm cho các hiệu ứng phi tuyến tính của Hall Sensors được bù cho dung sai lỗi hợp lý.

Ma quỷ là trong các chi tiết. Chỉ vì cảm biến có thể đo đến 20A, không có nghĩa là bạn nên làm vậy.

Tại sao bạn không nên? nếu bạn đang sử dụng một cảm biến như vậy cho một số hình thức kiểm soát và dòng điện mục tiêu của bạn là 20A, bạn sẽ không muốn một cảm biến chỉ đo đến 20A vì bạn sẽ mất chi tiết đo. Tương tự như vậy, bạn sẽ không có dấu hiệu quá dòng.

Thông thường, bạn sẽ chọn cảm biến 20A khi bạn muốn đo / điều khiển 10-15A. Điều này giúp giảm căng thẳng hiện tại trên các chân.

Tuy nhiên, bạn sẽ ngạc nhiên về số lượng chân như vậy có thể xử lý. Nếu bạn đọc biểu dữ liệu, có thể thấy rằng điện trở liên kết của vòng lặp này là 1,2mR sẽ gây ra tổn thất ở mức 480mW. Đây là một số tiền khủng khiếp và sẽ phải rút ra khỏi thiết bị và điều này sẽ thông qua các dấu vết được kết nối. Các chân và kết nối liên quan có thể tồn tại gấp 5 lần dòng định mức.

Về cơ bản có một sự khác biệt giữa khả năng đo lường và khả năng đo lường liên tục. Nếu bạn muốn sử dụng một thiết bị như vậy để đo liên tục, bạn sẽ cần cung cấp quản lý nhiệt phù hợp để giữ chip và các kết nối xung quanh trong giới hạn biểu dữ liệu.

Như dấu vết. IPC-2152 đưa ra định hướng về độ rộng của các dấu vết cần phải mang theo dòng điện như thế nào, cho một sự ngạc nhiên nhất định

Dấu vết rộng 0,5 Oz -> 60mm.
1 oz -> rộng 30 mm.
2 oz -> 17mm rộng.
3 oz -> rộng 12 mm.
4 oz -> rộng 7,5mm.

Tương tự như vậy, điều này có thể được nhận ra từ nhiều lớp để chia sẻ dòng tải

Về loại bỏ nhiệt, một ô vuông bằng đồng có độ dày tiêu chuẩn (1 ounce mỗi foot vuông, dày 1,4mils hoặc dày 35 micron) có khả năng chịu nhiệt từ cạnh đến đối diện là 70 độ C mỗi watt. Bạn có thể KẾ HOẠCH loại bỏ nhiệt từ các IC đo hiện tại này.

Trước hết, có hai chân trên thiết bị mang dòng điện và các nhà thiết kế chắc chắn đã chắc chắn rằng dòng điện được chia đều giữa hai thiết bị.

Hai chân lên tới khoảng 0,8 mm² đồng, gần tương ứng với AWG20 . Như bạn có thể thấy, chúng sẽ có thể chịu được khoảng 50A trong 10 giây trước khi tan chảy, vì vậy 20A không phải là không thể, mặc dù khá cao.