ACS712 핀은 20A를 어떻게 처리 할 수 ​​있습니까?

전류 측정 IC를 찾고 있는데 ACS712를 찾았지만, 알아낼 수없는 것은 트레이스 너비 계산기가 거의 1 인치 두께의 트레이스가 필요하다고 말하면서 작은 핀이 20A 전류를 처리 할 수있는 방법입니다. 같은 전류를 처리합니다.

이 IC는 단종되었으며 새로운 디자인에는 권장되지 않으며 대신 ACS723을 권장합니다. 또한 정확히 동일한 패키지의 30A 버전으로 제공됩니다.

PCB 추적 계산기는 기본 가정에 의존합니다.

• 긴 분포 추적.
• 얇은 전도성 층.
• 보드 구조 및 트레이스 배치로 인해 적용 가능한 온도 상승

많은 응용 분야에서 제한 요소는 트레이스의 저항과 허용 가능한 전압 강하량입니다. 다른 응용 분야에서 PCB의 온도 상승은 PCB의 구성 요소에 대한 가용 전력 소비에 영향을 미칩니다. 그러나 이러한 요소가 중요하지 않은 경우 더 얇은 추적이 가능합니다.

그러나 IC에서는 이러한 가정 중 어느 것도 실제로 보유하지 않습니다.

• 핀 및 관련 땜납은 부착 된 PCB 층보다 상당히 두껍습니다.
• IC는 크기가 작고 PCB에서 제공하는 히트 싱크 영역 (추가 히트 싱크가 포함되지 않은 경우)에 의해 전력 소비가 제한되는 소형 일괄 부품입니다.

IC의 전류에 대한 주요 제한 사항은 다음과 같습니다.

• 본드 와이어의 전류 운반 용량 (이것은 본질적으로 퓨즈입니다)
• 패키지 / IC 전력 소비
• 전력 손실 전용 PCB 영역.

이 특정 IC에서는 전력 트레이스가 IC 자체와도 접촉하지 않으며, 즉 본드 와이어와 관련이없는 것이 분명합니다. IC 내부의 홀 센서와 상호 작용하는 자기장을 생성하기 위해 패키지의 일부인 얇은 짧은 금속 브리지에 의존합니다. 이 브리지의 총 저항 (핀 자체 포함)을 1.5mΩ 미만으로 지정합니다.

이는 30A에서 IC가 1.4W 미만으로 소산됨을 의미하며, 이는 데이터 시트에 명시된대로 장착 될 때 주변 온도보다 32 ° C 미만 (최대 사양은 80 ° C보다 낮음)의 온도 상승을 의미합니다. IC 온도를 낮추는 것은 전력 소비를 다루는 것보다 정밀성을 유지하는 데 더 중요한 문제인 것 같습니다.

또한 데이터 시트에는 어느 정도의 소산 영역이 필요합니다. 소실을 위해 1500mm ^ 2의 2oz 구리를 제공함으로써 온도 상승이 7 ° C로 감소합니다. 이러한 영역은 PCB에서 필요한 두꺼운 트레이스로 쉽게 제공 할 수 있습니다.

귀하의 질문은 사실상 모든 고전류 IC 및 전력 장치에 적용됩니다. 리드 자체는 두꺼운 구리 와이어이며 용량은 20A를 훨씬 능가합니다. 예를 들어 많은 전력 FET가 100A의 펄스 전류를 처리 할 수 ​​있습니다.
이 전류가 흐를 수 있도록 PCB 트레이스를 제공하는 것은 디바이스 리드 프레임 및 연결 와이어의 기능과 거의 관련이 없습니다.

100A가 가능한 장치를 보여주는 이 ACS 비디오 가 도움이 될 수 있습니다. 100A에 노출되는 PCB의 양은 장치 근처의 PCB에 직접 큰 구리 커넥터를 볼트 / 솔더링하기 때문에 매우 낮습니다. 대부분의 PCB 두께 / 폭 계산기는 주어진 CSA로 선형 길이에 대한 전압 강하를 계산합니다. PCB 길이를 짧게 유지하고 전압 강하를 줄이면 소비되는 전력이 줄어 듭니다.

Allegro 의이 설명 은 IC 내부의 전류 운반 도체가 왜 좁아 필요한 자기장을 생성하는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

PCB 구리 두께를 증가시키는 데 따른 주요 문제는 비용입니다. 엄선 된 트랙을 높은 두께로 수행하는 것은 비용이 매우 많이 들며, 일반적으로 부착 PCB의 기계적 강도를 제공하기 위해 기본 PCB의 두께를 증가시킵니다.

PCB에 구리 리드 프레임을 제공하는 것이 훨씬 저렴하며, 스탬핑 및 SMT 또는 스루 홀이 가능합니다. 여기 및 여기를 참조 하고 추가 옵션을 보려면 Google을 검색 하십시오 .

낮은 수량의 DIY를 위해 간단하고 효과적인 PCB 트랙에 와이어를 납땜하기 만하면됩니다.

PCB에서 20A를 대상으로하는 경우 더 두꺼운 구리 층을 사용하여 적절히 설계해야합니다. 그런 트레이스에는 외부 레이어를 사용하십시오. 그리고 어쩌면 흔적 위에 솔더 쇠고기 업을 사용하여, 이 참조 . 많은 PCB 하우스는 일반적으로 두께가 4 oz / ft2 인 구리를 제공하며, 계산기 는 ~ 180 밀 (~ 5mm 폭)의 적절한 트레이스 폭을 제공합니다. 20C 온도 상승을 감당할 수 있다면 미량은 더 작아 질 수 있습니다 (120mil까지).

또한 PCB의 양면에 트레이스를 사용하여 스티칭 할 수있어 폭이 1.5mm에 불과합니다.

1.2mΩ 저항의 대부분은 홀 효과 센서가 작동하기 위해 하단 핀의 작은 루프에 있습니다. 2.1 kVRMS 절연은 내장 에폭시 갭입니다.

이 전류를 전달해야하지만 그리 멀지는 않습니다.

따라서 나머지 전류 루프는 설계에 달려 있습니다.

설계 상, 전류 루프 영역을 접지 또는 전원 평면으로 작고 짧게 유지하거나 유사한 1mΩ 접점 및 무거운 케이블 등으로의 오프로드를 유지하십시오.

일반적으로 DIY 전류 분로는 전력 분로 저항기의 전력 소비를 제한하기 위해 최대 50mV를 떨어 뜨린 다음 고전압 이득을 사용합니다. 이 IC는 24mV 만 감소하므로 @ 20A에서 손실은 480mW에 불과합니다.

또한 전기적으로 절연되어 있습니다. 따라서 많은 장점이 있으며 Allegro는 홀 센서의 비선형 효과가 합리적인 오차 허용 오차를 보상하도록 전문화합니다.

악마가 자세히 설명되어 있습니다. 센서가 최대 20A를 측정 할 수 있다고해서 꼭 그래야하는 것은 아닙니다.

왜 안돼? 어떤 형태의 제어에 이러한 센서를 사용하고 목표 전류가 20A 인 경우 측정 세부 사항을 잃을 수 있으므로 20A까지만 측정하는 센서를 원하지 않을 것입니다. 마찬가지로 과전류 표시가 없습니다.

일반적으로 10-15A를 측정 / 제어하려는 경우 20A 센서를 선택합니다. 이는 핀의 전류 스트레스를 줄이는 데 도움이됩니다.

그러나 이러한 핀이 처리 할 수있는 전류량에 놀랄 것입니다. 데이터 시트를 읽으면이 루프의 관련 저항이 1.2mR이며 손실이 480mW임을 알 수 있습니다. 이것은 끔찍한 일이며 장치에서 꺼내야하며 연결된 트레이스를 통해 발생합니다. 핀 및 관련 연결은 정격 전류의 5 배까지 지속될 수 있습니다.

기본적으로 측정 할 수있는 것과 지속적으로 측정 할 수있는 것에는 차이가 있습니다. 연속 측정에 이러한 장치를 사용하려면 데이터 시트 제한 내에서 칩과 주변 연결을 유지하기 위해 적절한 열 관리 기능을 제공해야합니다.

흔적에 관해서. IPC-2152는 주어진 온도에서 트레이스가 이러한 전류를 전달하는 데 필요한 폭에 대한 지침을 제공합니다.

0.5 Oz-> 60mm 너비의 흔적.
1oz-> 30mm 너비.
2oz-> 17mm 너비.
3oz-> 12mm 너비.
4oz-> 7.5mm 너비.

마찬가지로 이것은 부하 전류를 공유하기 위해 멀티 레이어에서 실현 될 수 있습니다.

열 제거와 관련하여 1 평방 표준 두께의 구리 포일 (평방 피트 당 1 온스, 1.4mils 두께 또는 35 미크론 두께)은 와트 당 70 도의 엣지-투-대-에지 열 저항을가집니다. 이러한 전류 측정 IC에서 열 제거를 계획 할 수 있습니다.

우선, 장치에는 전류를 전달하는 두 개의 핀이 있으며, 설계자들은 전류가 둘 사이에 고르게 분배되는지 확인했습니다.

두 개의 핀은 약 0.8 mm²의 구리에 해당하며 대략 AWG20에 해당합니다 . 보시다시피, 녹기 전에 10 초 동안 약 50A를 견딜 수 있어야하므로 20A는 불가능하지만 불가능하지는 않습니다.