ACS712ピンは20 Aをどのように処理できますか？

私はいくつかの電流測定ICを探していてACS712を見つけましたが、トレース幅計算機は私がほぼ1インチの厚さのトレースが必要だと言うので、一見小さなピンが20 Aの電流をどのように処理できるかわかりません同じ電流を処理します。

このICは廃止されており、新しい設計には推奨されていません。代わりにACS723を推奨しています。また、まったく同じパッケージの30Aバージョンもあります。

PCBトレース計算機は、基本的な仮定に依存しています。

• 長い分散トレース。
• 薄い導電層。
• ボードの形状とトレースの配置を考慮した許容可能なアプリケーション温度上昇

多くのアプリケーションでは、制限要因はトレースの抵抗と許容される電圧降下です。他のアプリケーションでは、PCBの温度上昇は、PCB内のコンポーネントの利用可能な電力消費に影響します。しかし、これらの要因が重要でない場合、より細いトレースが可能になります。

しかし、ICでは、これらの仮定は実際には当てはまりません。

• ピンおよび関連するはんだは、それらが接続されているPCB層よりもかなり厚いです。
• ICは小さな集中コンポーネントであり、その消費電力はサイズとPCBによって提供されるヒートシンク領域によって制限されます（追加のヒートシンクが含まれていない場合）。

ICの電流の主な制限は次のとおりです。

• ボンドワイヤの通電容量（これらは本質的にヒューズです）
• パッケージ/ ICの消費電力
• 電力消費専用のPCBエリア。

この特定のICでは、電源トレースがIC自体にも接触しないこと、つまり、それらに関連付けられたボンドワイヤがないことは明らかです。IC内のホールセンサーと相互作用する磁場を生成するために、パッケージの一部である薄い短い金属ブリッジに依存しています。そのブリッジの全抵抗（ピン自体を含む）が1.5mΩ未満になるように指定します。

つまり、30AでのICの消費電力は1.4W未満であり、データシートに指定されているように実装した場合、周囲温度より32°C低い温度上昇（最大仕様の80°Cをはるかに下回る）を意味します。ICの温度を下げることは、電力消費を処理することよりも精度を維持することの問題のようです。

また、データシートにはある程度の消費領域が必要であることに注意してください。散逸のために2オンスの銅の1500mm ^ 2を提供することにより、温度上昇はわずか7°Cに減少します。このような領域は、PCBに必要な厚いトレースによって簡単に提供できます。

あなたの質問は、事実上すべての高電流ICおよびパワーデバイスに当てはまります。リード自体が太い銅線であり、20Aをはるかに超える能力があることは明らかです。多くのパワーFETは、たとえば数百アンペアのパルス電流を処理できます。
この電流が流れるようにPCBトレースを提供することは、デバイスのリードフレームと接続ワイヤの機能とはほとんど関係ありません。

100A対応のデバイスを示すこのACSビデオが役立つ場合があります。100AにさらされるPCBの量は、デバイスの近くのPCBに直接ボルトで固定/はんだ付けされた大きな銅コネクタがあるため、非常に少ないことに注意してください。ほとんどのPCB厚さ/幅計算機は、指定されたCSAで線形長さの電圧降下を計算しています。PCBの長さを短くし、電圧降下が小さくなるようにして、消費される電力を減らします。

Allegroのこの説明は、必要な磁場を生成するためにIC内の通電導体が狭くなっている理由を理解するのにも役立ちます。

PCBの銅の厚さの増加に伴う主な問題はコストです。選択したトラックだけを厚くするのは非常にコストが高くなります。通常、これによりベースPCBの厚さが厚くなり、取り付けワイヤに機械的強度が提供されます。

PCBに銅製のリードフレームを提供する方がはるかに安価です。これらはSMTまたはスルーホールのいずれかでスタンプできます。こちらとこちらをご覧ください。その他のオプションについては、Googleで検索してください。

少量のDIYの場合、ワイヤをPCBトラックにはんだ付けするだけで、簡単で効果的です。

PCBで20 Aをターゲットとする場合、おそらくより厚い銅層を使用してそれに応じて設計する必要があります。そして、そのようなトレースには外部レイヤーを使用します。そして、おそらくトレースの上にはんだ強化を使用してください。これを参照してください。多くのPCBハウスは、通常4 oz / ft2の厚さの銅を提供しており、計算機は、〜180ミル（〜5mm幅）の妥当なトレース幅を提供します。そして、20Cの温度上昇を許せば、トレースはさらに小さく（120ミルまで）できます。

PCBの両側でトレースを使用してステッチすることもできます。これにより、幅がわずか1.5 mmになります。

ほとんどの1.2mΩ抵抗は、ホール効果センサーが機能するための下部ピンの小さなループにあります。2.1 kVRMSの絶縁は、埋め込まれたエポキシギャップです。

この電流を運ぶ必要がありますが、それほど遠くはありません。

したがって、現在のループの残りの部分は設計次第です。

設計により、グランドまたは電源プレーンで電流ループ領域を小さく短くしておくか、同様の1mΩ接点や太いケーブルなどにオフロードします。

通常、DIY電流シャントは最大50mV低下して、電力シャント抵抗の電力消費を制限し、高電圧ゲインを使用します。このICは24mVしか低下しないため、20Aでの損失は480mWにすぎません。

また、電気的に絶縁されています。したがって、多くの利点があり、Allegroは、ホールセンサーの非線形効果を合理的な許容誤差で補正することに特化しています。

悪魔は詳細にあります。センサーが最大20Aを測定できるからといって、必要なわけではありません。

どうしていけないの？このようなセンサーを何らかの制御に使用していて、ターゲット電流が20Aの場合、測定の詳細が失われるため、20Aまでしか測定しないセンサーは望ましくありません。同様に、過電流表示はありません。

通常、10-15Aを測定/制御する場合は、20Aセンサーを選択します。これにより、ピンの電流ストレスを軽減できます。

ただし、そのようなピンがどれだけの電流を処理できるかに驚くでしょう。データシートを読むと、このループの関連する抵抗は1.2mRであり、損失が480mWになることがわかります。これは非常に多く、デバイスから引き出す必要があり、接続されたトレースを介して行われます。ピンと関連する接続は、定格電流の5倍にも耐えることができます。

基本的に、測定できることと継続的に測定できることには違いがあります。このようなデバイスを連続測定に使用する場合は、適切な熱管理を提供して、チップと周囲の接続をデータシートの制限内に保つ必要があります。

トレースに関して。IPC-2152は、与えられた温度に対して、そのような電流を流すためにトレースがどれだけ広くする必要があるかについての指示を与えます

0.5オンス-> 60mm幅のトレース。
1オンス-> 30mm幅。
2オンス-> 17mm幅。
3オンス-> 12mm幅。
4オンス-> 7.5mm幅。

同様に、これは、負荷電流を共有するために多層から実現できます

熱の除去に関して、標準厚さの銅箔1平方（平方フィートあたり1オンス、厚さ1.4mil、または厚さ35ミクロン）には、1ワットあたり摂氏70度の端から端までの熱抵抗があります。これらの電流測定ICからの熱除去を計画できます。

まず、デバイスには電流を流す2つのピンがあり、設計者は、電流が2つに均等に分割されることを最も確実に確認しています。

2本のピンは約0.8mm²の銅で、AWG20にほぼ対応しています。あなたが見ることができるように、彼らは彼らが溶ける前に10秒間約50Aに耐えることができるはずですので、20Aはかなり高いにもかかわらず、不可能ではありません。