AN178 - MCS180x系列电流传感器瞬态行为而超过当前的评级

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文摘

这个应用程序注意礼物MCS180x家庭当前传感器的瞬态行为,和MCS180x响应电流峰值的能力(例如短裤在主电路)。

零件号
MCS1800 SOIC-8
MCS1801 SOIC-8
MCS1802 SOIC-8
MCS1803 SOIC-8

介绍

MCS180x家族之间的传感器是用来测量电流±5 a和±50。初级电流流经铜引线框架和产生一个磁场采用霍尔探头集成到一个硅死去。二次回路电流的隔离从主电路(见图1)。该电流传感器包含一个主电流输出信号成正比。

图1:MCS180x电流传感器

该设备可以容忍一定的电流超过其额定值。然而,即使主导体电阻很小(约1 mΩ),热量可以消散,这可能导致设备失败。不同故障条件下可以发生,依赖于通过主电路电流的数量。

失败条件

初级导体的电阻(RT)随温度(T)的增加呈线性增加。RT可以用方程(1)计算:

$ $ {R_T \ / R_{25}} = 1 +α(T - 25ºC) $ $

在R25环境温度的电阻,α为2.8 x 1031 /°C。这意味着恒流(CC)消散热量和积极的反馈。如果这些热量不能充分消散,可能发生热失控。这缩短了时间发生故障时作为一次电流的函数。

如果温度超过铜引线框的熔点,那么主电路导体可能融化并创建一个开路。引线框架产生的热量也弥漫在包内的模塑料和硅模具。铜引线框架、模具化合物和硅模具有不同的降解温度:

  1. 引线框架(初级导体)熔点:1060°C
  2. 模具复合不可逆转的退化点:260°C到300°C
  3. 硅模具绝对最高温度:165°C

失败是依赖这三个退化的温度达到第一的。MCS180x家族的电流传感器热行为研究数值和实验SOIC-8包。

测量和模拟条件

在数值和试验装置,MCS180x安装到一个评估板(1)4页(见图2),针连接电和热板垫通过焊料。

注意:


1)的更多信息,请参阅MCS180x数表,在议员的网站。

图2:数值系统用于时间有限元模拟

整个系统最初是在室温下,和一个CC铜垫。初级导体的电阻(RT)取决于温度(T)(见方程(1)页3)。应用当前的电响应和热响应计算的有限元方法。

结果

图3显示了总结了仿真的结果。

图3:MCS180x安全条件和失败条件一旦超过额定电流

电流超过250

在高电流引线框的温度迅速增加。举个例子,在350年,铜引线框达到熔点10 ms。自初级导体创建一个开放的电路一旦融化,引线框架破坏点可以确定模拟和实验。然而,模拟显示,模塑料(引线框之间的薄层和死亡)达到破坏点引线框前达到熔点。即使没有短之间的主电路和辅助电路,隔离层的特点可以不可逆转地改变。可靠的操作电流传感器,MCS180x必须保持在安全的条件范围内4页(见图3)。

电流在150和250之间

电流150 a和250之间,时间发生故障范围10 ms和200毫秒之间。引发的失效机理也可以成型料面积接近初级导体温度达到其损害。因此,材料填充初级导体和模具之间的差距也可能受损,导致减少primary-to-secondary隔离。

详细的温度分布模拟铜引线框内显示25 ms,热扩散明显沿着初级导体通过销PCB。因此,任何发生在25取决于MCS180x女士的热耦合的PCB。电流低于200,因为25 ms后发生故障时,故障条件取决于集成电路的PCB热耦合。

50和150之间的电流

50和150之间的电流的热响应过程,直到温度是相同的设备,实现包内的热平衡。这意味着硅模具关键失效机理,作为它的绝对最大额定温度(165°C)可以超过退化前的其他包组件。在165°C,隔离尚未改变,但传感器特性可能永久偏离数据表规格。

结论

电流超过设备评级可以应用,但持续时间必须限制在安全区域内的值当前时间的飞机,这样每个组件的传感器,包括隔离,依然没有改变在第5页(见图3)。

超过25 ms和10年代,详细的失效机理取决于之间的热耦合表面装配组件和PCB。只要PCB远远超出SOIC-8包区,其确切的形状并不扮演重要的角色。因此,不管PCB的详细的几何形状,如果传感器正确焊接、安全条件地区接近5页如图3所示。(2)

在这段过渡时期是耗散的关键参数。因此,如果一个传感器可以接触到安全范围之外的条件5页(见图3),然后必须考虑主导体电阻较小的一部分。

注意:


2)对于电流高于50,PCB形状和环境会影响长期的温度的热链接设备达到下一个直流电流。

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