Bagaimana pin ACS712 dapat menangani 20 A?

Saya mencari beberapa IC pengukur saat ini dan menemukan ACS712, tetapi yang saya tidak tahu adalah bagaimana pin yang kelihatannya kecil dapat menangani 20 A saat ini karena kalkulator lebar jejak mengatakan bahwa saya memerlukan jejak yang hampir satu inci tebal untuk menangani arus yang sama.

Perhatikan bahwa IC ini telah dihentikan dan tidak direkomendasikan untuk desain baru, mereka merekomendasikan ACS723 sebagai gantinya. Itu juga datang pada versi 30A pada paket yang sama persis.

Kalkulator jejak PCB mengandalkan asumsi dasar:

• Jejak lama didistribusikan.
• Lapisan konduksi tipis.
• Kenaikan suhu aplikasi yang dapat diterima karena geometri papan dan penempatan jejak

Untuk banyak aplikasi, faktor pembatas adalah resistensi dari jejak dan seberapa besar penurunan tegangan dapat diterima. Dalam aplikasi lain, kenaikan suhu PCB akan berdampak pada disipasi daya yang tersedia untuk komponen di dalamnya. Tetapi jika faktor-faktor ini tidak kritis, jejak yang lebih tipis menjadi mungkin.

Tetapi pada IC tidak ada asumsi yang benar-benar berlaku:

• Pin, dan solder yang terkait, jauh lebih tebal daripada lapisan PCB yang melekat padanya.
• IC adalah komponen kecil yang disatukan, yang disipasi dayanya dibatasi oleh ukurannya dan area heatsink yang disediakan oleh PCB (jika tidak ada heatsink tambahan yang terlibat).

Batasan utama untuk arus pada IC adalah:

• Daya dukung kabel ikatan saat ini (ini pada dasarnya sekering)
• Paket / disipasi daya IC
• Area PCB didedikasikan untuk disipasi daya.

Pada IC khusus ini, jelas bahwa jejak daya bahkan tidak menghubungi IC itu sendiri, yaitu, tidak ada kabel ikatan yang terkait dengannya. Itu bergantung pada jembatan logam pendek tipis yang merupakan bagian dari paket untuk menghasilkan medan magnet yang berinteraksi dengan sensor Hall di dalam IC. Ini menentukan resistansi total jembatan itu (termasuk pin itu sendiri) menjadi kurang dari 1,5 mΩ.

Itu berarti bahwa pada 30A IC akan menghilang kurang dari 1.4W, yang, ketika dipasang sebagaimana ditentukan dalam lembar data, menyiratkan kenaikan suhu kurang dari 32 ° C di atas ambien (jauh lebih kecil dari spesifikasi maksimum 80 ° C). Mengurangi suhu IC tampaknya lebih merupakan masalah menjaga presisi daripada berurusan dengan disipasi daya.

Juga perhatikan bahwa lembar data meminta sejumlah area disipasi. Dengan menyediakan 1500mm ^ 2 dari 2oz tembaga untuk disipasi, kenaikan suhu dikurangi menjadi hanya 7 ° C. Area seperti itu dapat dengan mudah disediakan oleh jejak tebal yang dibutuhkan dalam PCB.

Pertanyaan Anda berlaku untuk hampir semua IC tinggi dan perangkat daya saat ini. Jelas bahwa timah itu sendiri adalah kabel tembaga tebal, dan kemampuannya jauh melampaui 20A. Banyak FET daya dapat menangani arus pulsa di 100 amp misalnya.
Menyediakan jejak PCB untuk memungkinkan arus ini mengalir hampir tidak ada hubungannya dengan kemampuan rangka perangkat dan kabel koneksi.

Video ACS ini menunjukkan perangkat yang mampu 100A dapat membantu Anda. Perhatikan bahwa jumlah PCB yang terpapar 100A sangat rendah karena mereka memiliki konektor tembaga besar yang dibaut / disolder langsung ke PCB di dekat perangkat. Kebanyakan kalkulator ketebalan / lebar PCB menghitung penurunan tegangan pada panjang linier dengan CSA yang diberikan. Jaga agar panjang PCB tetap pendek dan penurunan voltase kurang, sehingga daya yang dihabiskan lebih sedikit.

Ini penjelasan dari Allegro juga dapat membantu Anda memahami mengapa tercatat konduktor saat ini dalam IC dipersempit untuk menciptakan medan magnet yang diperlukan.

Masalah utama dengan meningkatkan ketebalan tembaga PCB adalah biaya. Biaya yang sangat tinggi untuk melakukan trek yang baru saja dipilih pada ketebalan tinggi, dan biasanya ini akan mendorong ketebalan PCB dasar Anda juga untuk memberikan kekuatan mekanik untuk kabel yang terpasang.

Jauh lebih murah untuk menyediakan leadframe tembaga pada PCB, ini dapat dicap dan bisa melalui SMT atau melalui lubang. Lihat di sini dan di sini , dan cari di Google untuk opsi tambahan.

Untuk DIY kuantitas rendah, saya cukup menyolder kawat ke jalur PCB, sederhana dan efektif.

Jika Anda menargetkan 20 A pada PCB, Anda mungkin perlu mendesainnya menggunakan lapisan tembaga yang lebih tebal. Dan gunakan layer eksternal untuk jejak seperti itu. Dan mungkin menggunakan solder daging sapi di atas jejak, lihat ini . Banyak rumah PCB yang secara rutin menawarkan tembaga setebal 4 oz / ft2, dan kalkulator akan memberi Anda lebar jejak ~ 180 mil (~ 5mm lebar) yang wajar. Dan jejak dapat menjadi lebih kecil (hingga 120 mil) jika Anda mampu meningkatkan suhu 20C:

Anda juga dapat menggunakan jejak di kedua sisi PCB dan menjahitnya, yang membuatnya hanya selebar 1,5 mm.

Sebagian besar hambatan 1,2 mΩ berada di loop kecil pada pin bawah agar sensor efek Hall bekerja. Insulasi 2.1 kVRMS adalah celah Epoxy tertanam.

Itu harus membawa arus ini, tetapi tidak terlalu jauh.

Jadi sisa dari loop saat ini terserah desain Anda.

Sesuai desain, Anda menjaga area loop saat ini kecil dan pendek dengan ground atau power plane atau offload ke kontak 1 mΩ serupa dan kabel tebal dll.

Umumnya DIY shunt saat ini menjatuhkan 50mV max untuk membatasi disipasi daya untuk resistor shunt daya kemudian menggunakan gain tegangan tinggi. IC ini hanya turun 24mV jadi disipasi @ 20A hanya 480mW.

Ini juga terisolasi secara galvanis. Jadi ada banyak keuntungan dan Allegro berspesialisasi dalam membuat efek non-linear dari Hall Sensor dikompensasi dengan toleransi kesalahan yang wajar.

Iblis ada dalam detail. Hanya karena sensor dapat mengukur hingga 20A, bukan berarti Anda harus melakukannya.

Kenapa tidak? jika Anda menggunakan sensor semacam itu untuk beberapa bentuk kontrol dan arus target Anda adalah 20A, Anda tidak ingin sensor yang hanya mengukur hingga 20A karena Anda akan kehilangan detail pengukuran. Anda juga tidak akan memiliki indikasi kelebihan arus.

Biasanya Anda akan memilih sensor 20A ketika Anda ingin mengukur / mengendalikan 10-15A. Ini membantu mengurangi tekanan saat ini pada pin.

Namun, Anda akan terkejut betapa banyak pin saat ini dapat menangani. Jika Anda membaca lembar data, dapat dilihat bahwa resistansi terkait dari loop ini adalah 1.2mR yang akan menempatkan kerugian pada 480mW. Ini banyak sekali dan harus dikeluarkan dari perangkat dan ini akan melalui jejak yang terhubung. Pin dan koneksi terkait dapat bertahan 5x dari nilai arus juga.

Pada dasarnya ada perbedaan antara bisa mengukur dan mampu mengukur terus menerus. Jika Anda ingin menggunakan perangkat seperti itu untuk pengukuran kontinu, Anda perlu menyediakan manajemen termal yang sesuai untuk menjaga chip dan koneksi di sekitarnya dalam batas lembar data.

Adapun jejak. IPC-2152 memberikan arahan seberapa luas jejak perlu untuk membawa arus seperti itu, untuk temprise yang diberikan

0,5 Oz -> jejak lebar 60mm.
Lebar 1 ons -> 30mm.
Lebar 2 ons -> 17mm.
3 oz -> lebar 12mm.
4 oz -> 7,5mm lebar.

Demikian juga ini dapat diwujudkan dari multi-layer untuk berbagi arus beban

Mengenai penghilangan panas, satu persegi foil tembaga dengan ketebalan standar (1 ons per kaki persegi, tebal 1,4 mil, atau tebal 35 mikron) memiliki ketahanan termal tepi-ke-berlawanan-tepi 70 derajat Celcius per watt. Anda dapat RENCANA penghilangan panas dari IC pengukur arus ini.

Pertama, ada dua pin pada perangkat yang membawa arus, dan perancang telah memastikan arus terbagi secara merata di antara keduanya.

Jumlah dua pin sekitar 0,8 mm² tembaga, kira-kira setara dengan AWG20 . Seperti yang Anda lihat, mereka harus mampu menahan sekitar 50A selama 10 detik sebelum mereka meleleh, jadi 20A bukan tidak mungkin, meskipun cukup tinggi.