本文介紹了Allegro MicroSystems(以下簡稱Allegro)的新型大電流ACS772霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路的應(yīng)用原理，并概述其先進(jìn)功能以及針對(duì)先前Allegro大電流傳感器的改進(jìn)。
ACS772 是Allegro長期供貨的一系列大電流測量器件中的最新產(chǎn)品。ACS772采用Allegro專有的CB封裝，具有超高功率密度、高浪涌電流容量，并具有廠家編程選項(xiàng)，電流測量范圍為50～250A。CB封裝可以通孔直接焊接到印刷電路板上，該器件具有很高隔離度，無需使用光耦合器等昂貴的隔離技術(shù)。
ACS772具有增強(qiáng)型帶寬200kHz，比其前身ACS770高出約80kHz。ACS772不僅能更快地響應(yīng)電流瞬變，而且通過專有補(bǔ)償技術(shù)，它還具有更高的精度和最小的壽命周期漂移。由于采用相同的引腳排列和器件操作方式，ACS772可以直接插入替代原來的ACS770和ACS758。
CB封裝和隔離
CB封裝的內(nèi)部配備鐵磁體集中器，能夠?qū)⑤d流線產(chǎn)生的磁場引導(dǎo)到霍爾元件的敏感平面。圖1顯示了組成CB封裝的各種組件。穿過引腳框的電流產(chǎn)生磁場，由集中器器引導(dǎo)到IC。信號(hào)引腳從整體成型封裝伸出，以連接外部電路。
圖1：CB封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
霍爾效應(yīng)電流傳感器的本質(zhì)決定了器件具備固有的隔離特性，這是因?yàn)檩d流引腳框架不需要以電氣方式連接IC。封裝內(nèi)的整體成型化合物還使IC和引腳框的信號(hào)引腳絕緣。CB封裝已通過UL規(guī)范60950-1認(rèn)證，如相關(guān)數(shù)據(jù)表中所示，額定值為4800VRMS 60秒。
總輸出誤差與生命周期漂移
在可能的情況下，需要針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行校準(zhǔn)，但這可能成本高昂，并且僅限于客戶的線端生產(chǎn)系統(tǒng)。為此，Allegro設(shè)計(jì)出ACS772，它具有迄今為止所有CB電流傳感器的最低壽命周期漂移。為了實(shí)現(xiàn)ACS772的最小壽命周期漂移，Allegro設(shè)計(jì)了指定總輸出誤差漂移的新方法。ACS772指定了包括壽命周期漂移的總輸出誤差，因此無需為標(biāo)稱誤差指定添加漂移值。
溫度額定值
Allegro電流傳感器IC的最高結(jié)溫(TJ(MAX))為165°C，所有ACS772器件均在150°C的環(huán)境溫度(TA)下進(jìn)行測試。只要不違反最高結(jié)溫規(guī)格，器件就可以在最高環(huán)境溫度下安全工作。對(duì)于持續(xù)高電流應(yīng)用中的器件，TA值會(huì)降級(jí)，因?yàn)轭A(yù)計(jì)阻性加熱會(huì)使內(nèi)部溫度接近最大結(jié)溫。如表1所述，這些溫度代碼直接出現(xiàn)在設(shè)備編號(hào)后面的部件名稱中：ACS772LCB-050B-PFF-T.
表1：Allegro溫度代碼。
電源電壓等級(jí)
Allegro對(duì)ACS772進(jìn)行了優(yōu)化，并在生產(chǎn)中進(jìn)行編程，工作電壓為5V。ACS773采用與3.3V電源軌相同的方式進(jìn)行優(yōu)化。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱Allegro網(wǎng)站的器件數(shù)據(jù)表。
ACS772和ACS773系列擁有針對(duì)5V和3.3V電源優(yōu)化的器件，可替代Allegro的任何老款器件，包括ACS758、ACS759和ACS770。
欠壓鎖定
欠壓鎖定（UVLO）可防止ACS772在其優(yōu)化電壓范圍之外工作；它還為系統(tǒng)提供有關(guān)電源電壓降的診斷能力。為了使ACS772和ACS770正確加電，電壓必須超過鎖定閾值（VUVLOH)）并在預(yù)定時(shí)間（(tUVLOD）內(nèi)保持在該電平之上。如果器件未正確供電，輸出將保持接地。此外，如果電源電壓低于另一個(gè)閾值（VUVLOL）足夠長（tUVLOE），輸出將接地，并且器件必須重新供電。0V輸出電壓超出器件的預(yù)期范圍，可能表示傳感器在電源電壓規(guī)格之外工作。這是針對(duì)5V器件（ACS772）。
而3.3V ACS773具有加電重置（POR）功能。這主要以相同的方式起作用，但在低于下限時(shí)沒有計(jì)時(shí)器。器件立即關(guān)閉并進(jìn)入高阻態(tài)。
成比例輸出
ACS772/3的比例輸出根據(jù)電源電壓的變化進(jìn)行調(diào)整。由于VCC的變化，基于與電流傳感器IC相同電源電壓的ADC應(yīng)用具有更小的測量誤差。ACS758、ACS770和ACS772的整個(gè)高電流產(chǎn)品系列，具有可提供這種增強(qiáng)性能的比例輸出。
帶寬和響應(yīng)時(shí)間
與之前型號(hào)的120kHz帶寬相比，ACS772/3的帶寬增加到200kHz。這允許器件更快地響應(yīng)電流瞬變，這在圖2中突出顯示，而響應(yīng)時(shí)間參數(shù)的確切值在表2中進(jìn)行比較。
圖2：ACS770和ACS772的階躍響應(yīng)。
表2：響應(yīng)時(shí)間比較。
噪聲性能
可以預(yù)期，更高的帶寬需要更高的噪聲，但ACS772不僅具有更高的帶寬，而且還具有與ACS770類似的噪聲性能。下面表3比較了典型的噪聲值，并計(jì)算了ACS772的200kHz和120kHz濾波操作。
表3：噪聲比較。
圖3非常明顯的展示每個(gè)器件的噪聲，其中對(duì)噪聲密度進(jìn)行了比較。所有這些器件的額定值都是150A，并具有相同增益13.33mV/A。
圖3：ACS758、ACS770和ACS772噪聲比較。
結(jié)論
采用CB封裝的Allegro下一代ACS772和ACS773器件可在整個(gè)使用壽命周期內(nèi)，并且在較寬的工作溫度范圍內(nèi)提供更快的響應(yīng)時(shí)間和更高的精度。這些傳感器非常適合需要下一代更高性能的應(yīng)用，并提供各種電流范圍和電源電壓，以滿足具體應(yīng)用的需求。完全相同的封裝和操作使ACS772和ACS773可以直接替代Allegro原有的ACS758、ACS759和ACS770器件。