ACS712和ACS713电流传感器IC常见问题

• 基础和强化隔离电压额定值之间的差异是什么？
• ACS712和ACS713能否被应用于直流电和交流电？
• “比率计”是什么意思？
• 需要什么外置元件？
• 是否有任何调整ACS712和ACS713增益的方式?
• ACS712能够分辨的电流有多小？
• ACS712的ESD容差是多少？
• 我能否得到你的评估板的Gerber文件？
• 我无法使用Gerber文件；是否提供任何其他布局数据？
• 电流路径和信号电路之间的爬电距离和间隙距离是什么？
• ACS712载流导体的感应系数是多少？
• ACS712载流导体和器件接地之间的电流容量是多少？
• 你的评估板上的铜痕有多厚？
• 是否有关于应用ACS712和ACS713的任何其他设计指南?
• ACS712和ACS713是否含铅？
• 引脚框的构成是什么？
• ACS712和ACS713易受杂散磁场影响的程度如何？
• ACS712和ACS713有什么安全认证？
• 如果我尝试用传感器IC输出驱动超过规定的10  nF最大电流容量，会发生什么情况？
• 如果我尝试用传感器IC输出驱动低于规定的4.7 kΩ最低电阻，会发生什么情况？
• ACS712的过载电流容差是多少？
• ACS712的引脚框电阻变化是什么？
• 我能否使用超过数据表额定隔离电压的器件？

基础和强化隔离电压额定值之间的差异是什么？

Allegro® MicroSystems电流传感器IC根据IEC 60950标准进行隔离测试。ACS712和ACS713器件的强化隔离额定值为2100 V_RMS，基础隔离的额定值为1500 V_RMS。对于强化隔离，这允许工作电压不超过184 V_峰值或直流电压。对于强化应用，这允许在110 VAC干线上使用。对于基础隔离，这转化成354 V_峰值工作电压或直流电压。这适合在240 VAC电路上使用。

基础隔离电压系指线路电压和地面之间连接电路的隔离额定值。强化隔离电压系指线路电压和可有用户接触的二次电气设备之间连接电路的隔离额定值。图1对这些规格进行了比较。

 

图1：基础和强化隔离电压

对于ACS712和ACS713，主要限制是SOIC8封装内固有的实际上爬电距离和间隙距离。为实现更高隔离电压额定值，必须就应用本身采取措施，如在器件底部电路板上增加一个缝隙，扩大爬电距离，也有可能增加一个保形涂层，扩大间隙距离。因为这些解决方案取决于PCB布局和使用的涂层化合物，如果满足安全隔离标准，其必须经过应用层面的认证。

ACS712和ACS713能否被应用于直流电和交流电?

ACS712和ACS713使用霍尔效应技术，该技术与有直流和交流元件的电流兼容。通常带宽是80 kHz。

“比率计”是什么意思?

ACS712和ACS713的比率计特性是指器件增益和偏移与电源电压V_CC的比率。在使用带有模拟变数字转换器的ACS712和ACS713时，这种特性非常有价值。模拟变数字转换器通常从基准电压输入获得其LSB，如果基准电压改变，那么LSB也相应变化。如果ACS712和ACS713的基准电压和电源电压来自同一电压来源，那么ACS712和ACS713输出与模拟变数字转换器LSB跟踪基准电压来源的任何变化。因此，基准电压变化不会成为ACS712和ACS713输出信号的模拟变数字转换器内的错误来源。图2显示当V_CC变化时，ACS712ELC-20A-T的一次电流I_P与输出电压V_OUT的比较。偏移量和灵敏度等级按V_CC的比例变化。比如，在V_CC = 5.5 V，0 A输出名义值是5.5 / 2 = 2.75 V，灵敏度名义值是110 mV/A。

 

图2：CS712ELC-20A-T性能特点:V_OUT与I_P在各V_CC等级的比较。

需要什么外置元件？

Allegro建议在VCC和GND引脚之间使用0.1 µF旁路电容器。电容器的位置应尽可能实际接近ACS712和ACS713封装体。

是否有任何调整ACS712和ACS713增益的方式？

没有，ACS712和ACS713 mV/A灵敏度和0安培静电压水平在工厂完成程序化。

ACS712能够分辨的电流有多小?

ACS712的分辨率受其噪声等级的限制。表1列出了滤波特点。

如果需要更高分辨率，请与Allegro工厂联系。Allegro持续创新和改善我们的电流传感器IC的行业领先噪声性能。我们有可能在我们的产品组合中有更高分辨率产品，可满足客户的应用需求。

ACS712的ESD容差是多少？

典型的ESD容差是6 kV人体模式，600 V机器模式。

我能否得到你的评估板的Gerber文件?

可以，下载地址: Gerber Files (ZIP)。

我无法使用Gerber文件；是否提供任何其他布局数据?

是，布局图PDF文件的下载地址:ACS712 Layer Prints (PDF),
材料清单的下载地址:ACS712 Bill-of-Materials (PDF)。

电流路径和信号电路之间的爬电距离和间隙距离是什么?

ACS712的间隙距离，即一级引脚和二级引脚之间的空中距离是2 毫米。这是从一级引脚到连接到二级引脚的封装一侧上的拉杆（参见图 3）的最短距离。可通过保形涂层扩大间隙距离。

图3： ACS712引脚框间隙距离显示为约2 毫米。

器件封装表面上的爬电距离也约为2 毫米，因此从一级引脚到二级引脚的最短距离还是沿着封装边缘到封装一侧上的拉杆的距离。

封装安装的打印电路板表面上的爬电距离约为3.9 毫米。但是，这可能会扩大，如有必要，可采用在封装两侧焊盘之间的电路板上切开一个缝隙的方式（参见图 4）。

图4：典型切缝至封装底部PCB，
将引脚两边分割，达到进一步控制爬电的目的。

ACS712载流导体的感应系数是多少?

典型的测量感应系数与测试信号频率比较：

• 2.5 nH，条件是10 kHz
• 2.4 nH，条件是50 kHz
• 2.2 nH,条件是100 kHz
• 2.15 nH，条件是200 kHz

ACS712载流导体和器件接地之间的电流容量是多少?

数值极小，经过测量后小于1  pF（通常情况）。

你的评估板上的铜痕有多厚？

评估板适用2盎司铜。

是否有关于应用ACS712和ACS713的任何其他设计指南?

应注意有可能降低要测量的电流路径的感应系数。此外，应注意尽可能降低次路径任何连接处的接触/连接电阻。

ACS712和ACS713是否含铅?

ACS712和ACS713的引脚框利用无铅100%雾锡电镀，因此应相应地进行加工和焊接。但是，ACS712和ACS713属于倒装芯片器件，封装内钢模与引脚框连接的焊球含铅95%，含锡5%。高温倒装芯片焊球的无铅替代品尚未实现商业供应，因此这种成分的焊球豁免于RoHS（欧洲议会第2002/95/EC号指令以及委员会2003年1月27日关于电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令）的无铅要求。

引脚框的构成是什么？

引脚框由无氧铜制成。

ACS712和ACS713易受杂散磁场影响的程度如何?

后续分析的假设:
A. 杂散磁场是由临近Allegro器件的流过打印电路板(PCB)痕迹的电流，或外部载流导体造成的。
B. 外部载流导体与霍尔元件在同一个平面。
C. 导体有无限长度。

上述假设为载流导体产生的杂散磁场提供了最糟糕的情景分析，因为没有霍尔元件的防护，并且霍尔元件处于相对于干扰的最优平面。

在与导体和霍尔元件所在平面垂直方向产生的到导体距离的磁场Bλ将是:

B_EXT = μ₀  × I / ( 2 π × λ )  （特斯拉）,

其中：

   μ₀ = 4 π×10E-7  (H/m),
        = 400 π  (nH/m)时，
        假设无相关核心材料；
   I是导体内流动的电流强度，单位是安培；
   λ是相关点到导体之间的距离，单位是米。

分析基于ACS712系列的磁场耦合系数通常为12  gauss/A的事实。

有关ACS712输出信号的误差百分比完全是外部磁场干扰的结果（百分比是相对于器件的全标度电流范围的比率）可按照如下方式计算:

图 5显示各一次电流值（单位：A）的绝对电流误差（单位：A）与霍尔元件到一级导体距离（单位：毫米）比较。

 

图5：各种电流等级时的绝对输出信号误差与
霍尔元件和外部PCB导体距离比较。

有关本话题的更多信息，也请参见 应用说明AN26030。

ACS712和ACS713有什么安全认证?

ACS712和ACS713也已经过TÜV America的下列标准认证:

• UL 60950-1:2003
• EN 60950-1:2001
• CAN/CSA C22.2 No. 60950-1:2003

塑封材料是UL认证的UL94V-0。

如果我尝试用器件输出驱动超过规定的10 nF最大电流容量，会发生什么情况?

输出可能不稳定且振荡。

如果我尝试用器件输出驱动低于规定的4.7 kΩ最低电阻，会发生什么情况?

输出也许无法完全驱动负荷，因此也许没有数据表规格那么准确。如果输出电阻非常低，或者短路到V_CC，那么如果过载电流持续一段时间，则输出也许受到永久性损害。

ACS712的过载电流容差是多少?

基于Allegros ASEK712开发板，利用持续直流（或交流RMS）电流进行的稳定状态热测试显示，在周围温度为85°C时，ACS712能够承受最大40 A电流，之后达到165°C的最大热结温。如果周围温度高达150°C，那么ACS712能够承受不超过最大20 A的电流，然后达到165°C的结温。参见图6。

 

图6：典型的ACS712核心温度与恒向直流I_P电流比较

更高数值电流脉冲及较小工作周期的情况，请参见表2。

ACS712的引脚框电阻变化是什么?

基于有限样本的测试结果如表3所示。

我能否使用超过数据表额定隔离电压的器件?

通常，ACS712系列器件运行电压降远超过数据表中的额定工作电压。但是，主要由于安全认证合规要求的原因，Allegro不批准或建议使用超过器件数据表规定的电压额定值的器件。如果你有更高电压隔离性能的器件需求，请与Allegro工厂联系。