借助微型傳感器實(shí)現(xiàn)電流精準(zhǔn)測(cè)量
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設(shè)計(jì)和功能原理
圖3為TLI4970的設(shè)計(jì)原理圖，圖4為對(duì)應(yīng)的方塊圖。流經(jīng)初級(jí)側(cè)導(dǎo)電軌的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)由兩個(gè)差分霍爾元件測(cè)量。霍爾元件與導(dǎo)電軌之間進(jìn)行了電流隔離。霍爾元件的信號(hào)直接由Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。通過(guò)可編程(0kHz～18kHz)低通濾波器后，信號(hào)在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)中進(jìn)行處理。
圖3：TLI4970設(shè)計(jì)圖—流經(jīng)初級(jí)側(cè)導(dǎo)電軌的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)由兩個(gè)差分霍爾元件測(cè)量。
圖4：TLI4970方塊圖—OCD信號(hào)通路與電流信號(hào)通路分開，并采用了可編程毛刺濾波器。
芯片處的溫度(T)和機(jī)械應(yīng)力(S)由第二個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器不依賴初級(jí)電流進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量和數(shù)字化處理。然后，DSP利用溫度和應(yīng)力信息來(lái)平衡“原始”電流信號(hào)。最后，經(jīng)過(guò)平衡的信號(hào)通過(guò)接口單元和SPI接口輸出。
快速過(guò)流保護(hù)
TLI4970測(cè)量通路中的快速過(guò)流檢測(cè)通過(guò)OCD(過(guò)流檢測(cè))引腳實(shí)現(xiàn)。OCD信號(hào)通路與電流信號(hào)通路分開，并采用了可編程毛刺濾波器。還可為OCD輸出設(shè)置0A至±90A的對(duì)稱閾值，增量為3A，這樣可檢測(cè)正負(fù)過(guò)流。毛刺濾波器時(shí)間可在150ns～1550ns范圍內(nèi)設(shè)定，增量為100ns。
OCD引腳與微控制器邏輯輸入端相連，例如可在微控制器中觸發(fā)中斷，根據(jù)需要關(guān)閉系統(tǒng)，和/或防止系統(tǒng)損壞。借助OCD引腳的漏極開路輸出，僅需一個(gè)微控制器即可從多個(gè)TLI4970傳感器讀取過(guò)流信號(hào)。
抗干擾魯棒性
使用基于霍爾元件的電流傳感器時(shí)，最大程度降低外部雜散磁場(chǎng)的影響至關(guān)重要。TLI4970具有極強(qiáng)的抗外部磁場(chǎng)干擾的能力。在這一點(diǎn)上，外部磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)電軌的位置起重要作用。如果對(duì)應(yīng)的干擾源垂直于導(dǎo)電軌，由于磁場(chǎng)平行于霍爾元件，基本不存在串?dāng)_效應(yīng)導(dǎo)致的負(fù)面影響。如果干擾源垂直于導(dǎo)電軌，由于采用差分測(cè)量，這可以確保高抗擾度。串?dāng)_僅在干擾源平行于集成導(dǎo)電軌時(shí)產(chǎn)生。在此情況下，TLI4970提供了有效的串?dāng)_抑制。對(duì)于50A電流，測(cè)量距離為3mm時(shí)串?dāng)_效應(yīng)僅為1mA。
節(jié)省空間和成本
TLI4970采用極小的SMD封裝(PG-TISON-8)，尺寸僅為7mm×7mm×1mm，因此可實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比組裝。TLI4970微型封裝僅重0.2g。與電平轉(zhuǎn)換電路、濾波器、電流隔離和包括奇偶校驗(yàn)在內(nèi)的安全通信這些集成式功能結(jié)合使用，可顯著降低空間要求以及材料成本(BOM)。
廣泛的設(shè)計(jì)支持
TLI4970評(píng)估套件可幫助用戶輕松完成評(píng)估。圖形用戶界面使在各種系統(tǒng)設(shè)置下可對(duì)傳感器進(jìn)行輕松編程和快速測(cè)試。評(píng)估套件包括模擬板(圖5)，它可將數(shù)字SPI輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。這可支持開發(fā)人員直接使用其現(xiàn)有帶模擬接口的系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)試TLI4970的性能，同時(shí)英飛凌確保模擬板引腳與傳統(tǒng)的電流傳感器兼容。
圖5：使用TLI4970模擬板可輕松、快速地轉(zhuǎn)換至數(shù)字電流測(cè)量。
評(píng)論