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  • TMCS1133 、具有 增强型隔离工作电压、过流检测和环境磁场抑制功能的精密 1MHz 霍尔效应电流传感器

    • ZHCSTN4C October   2023  – February 2025 TMCS1133

      PRODUCTION DATA  

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  • TMCS1133 、具有 增强型隔离工作电压、过流检测和环境磁场抑制功能的精密 1MHz 霍尔效应电流传感器
  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 绝缘规格
    6. 6.6 电气特性
    7. 6.7 典型特性
  8. 7 参数测量信息
    1. 7.1 精度参数
      1. 7.1.1 灵敏度误差
      2. 7.1.2 偏移量误差和偏移量误差漂移
      3. 7.1.3 非线性误差
      4. 7.1.4 电源抑制比
      5. 7.1.5 共模抑制比
      6. 7.1.6 外部磁场误差
    2. 7.2 瞬态响应参数
      1. 7.2.1 CMTI，共模瞬态抗扰度
    3. 7.3 安全工作区
      1. 7.3.1 持续直流或正弦交流电流
      2. 7.3.2 重复脉冲电流 SOA
      3. 7.3.3 单粒子电流能力
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 电流输入
      2. 8.3.2 环境磁场抑制
      3. 8.3.3 高精度信号链
        1. 8.3.3.1 温度稳定性
        2. 8.3.3.2 寿命和环境稳定性
      4. 8.3.4 内部基准电压
      5. 8.3.5 电流检测可测量范围
      6. 8.3.6 过流检测
        1. 8.3.6.1 设置用户可配置过流阈值
          1. 8.3.6.1.1 使用电源电压设置过流阈值
          2. 8.3.6.1.2 设置过流阈值示例
        2. 8.3.6.2 过流输出响应
      7. 8.3.7 传感器诊断
        1. 8.3.7.1 热警报
        2. 8.3.7.2 传感器警报
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 断电行为
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
      1. 9.1.1 总误差计算示例
        1. 9.1.1.1 室温误差计算
        2. 9.1.1.2 整个温度范围内的误差计算
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
      3. 9.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 器件命名规则
    2. 10.2 器件支持
      1. 10.2.1 开发支持
    3. 10.3 文档支持
      1. 10.3.1 相关文档
    4. 10.4 接收文档更新通知
    5. 10.5 支持资源
    6. 10.6 商标
    7. 10.7 静电放电警告
    8. 10.8 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息
    1. 12.1 卷带包装信息
  14. 重要声明
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Data Sheet

TMCS1133 、具有 增强型隔离工作电压、过流检测和环境磁场抑制功能的精密 1MHz 霍尔效应电流传感器

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

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1 特性

  • 高持续电流能力：80ARMS
  • 可靠的增强型隔离
  • 高精度
    • 灵敏度误差：±0.1%
    • 灵敏度热漂移：±20ppm/°C
    • 灵敏度寿命漂移：±0.2%
    • 失调电压误差：±0.2mV
    • 偏移热漂移：±10μV/°C
    • 偏移寿命漂移：±0.2mV
    • 非线性：±0.1%
  • 对外部磁场具有高抗扰度
  • 快速响应
    • 信号带宽：1MHz
    • 响应时间：120ns
    • 传播延迟：50ns
    • 过流检测响应：100ns
  • 工作电源电压范围：3V 至 5.5V
  • 双向和单向电流检测
  • 多个灵敏度选项：
    • 范围为 20mV/A 至 150mV/A
  • 安全相关认证（计划）
    • UL 1577 组件认证计划
    • IEC/CB 62368-1

2 应用

  • 太阳能
  • 电动汽车充电
  • 电源
  • 工业交流/直流电源

3 说明

TMCS1133 是一款电隔离霍尔效应电流传感器，具有业界出色的隔离功能和精度。该器件还提供与输入电流成正比的输出电压，且在所有灵敏度选项下均具有出色的线性度和低漂移。具有内置漂移补偿功能的精密信号调节电路能够在没有系统级校准的情况下，在温度和寿命范围内实现小于 1.4% 的最大灵敏度误差，或在一次性室温校准的情况下，实现小于 0.9% 的最大灵敏度误差（包括寿命和温度漂移）。

交流或直流输入电流流经内部导体，所产生的磁场可由集成式片上霍尔效应传感器进行测量。无磁芯结构消除了对磁集中器的需求。差分霍尔传感器可抑制外部杂散磁场产生的干扰。低导体电阻将可测量电流范围提高至 ±96A，同时更大程度地降低功率损耗并降低散热要求。绝缘能够承受 5kVRMS，加上最小 8mm 的爬电距离和间隙，可提供高电平的可靠寿命增强型工作电压。集成式屏蔽可提供出色的共模抑制和瞬态抗扰度。

固定的灵敏度允许器件使用单个 3V 至 5.5V 的电源运行，因此消除了比例式误差并提高了电源噪声抑制能力。

封装信息
器件型号 封装(1) 封装尺寸(2)
TMCS1133 DVG（SOIC，10） 10.3mm × 10.3mm
(1) 有关所有可用封装，请参阅节 12。
(2) 封装尺寸（长 × 宽）为标称值，并包括引脚（如适用）。
TMCS1133 典型应用 典型应用

4 器件比较

表 4-1 器件比较
产品(3) 灵敏度 零电流输出电压 IIN 线性测量范围(1)
VS = 5V VS = 3.3V
TMCS1133A1A 25mV/A 2.5V ±96A(2) -96A 至 28A(2)
TMCS1133A2A 50mV/A ±48A(2) -48A 至 14A(2)
TMCS1133A3A 75mV/A ±32A -32A 至 9.3A
TMCS1133A4A 100mV/A ±24A -24A 至 7A
TMCS1133A5A 150mV/A ±16A -16A 至 4.7A
TMCS1133B7A 20mV/A 1.65V -77.5A 至 163A(2) ±77.5A(2)
TMCS1133B1A 25mV/A -62A 至 130A(2) ±62A(2)
TMCS1133B8A 33mV/A -47A 至 98.5A(2) ±47A(2)
TMCS1133B2A 50mV/A -31A 至 65A(2) ±31A
TMCS1133B3A 75mV/A -20.7A 至 43.3A(2) ±20.7A
TMCS1133B4A 100mV/A -15.5A 至 32.5A ±15.5A
TMCS1133B5A 150mV/A -10.3A 至 21.7A ±10.3A
TMCS1133C1A 25mV/A 0.33V -9.2A 至 183A(2) -9.2A 至 115A(2)
TMCS1133C2A 50mV/A -4.6A 至 91.4A(2) -4.6A 至 57.4A(2)
TMCS1133C9A 66mV/A -3.4A 至 69.2A(2) -3.4A 至 43.4A(2)
TMCS1133C3A 75mV/A -3.1A 至 60.9A(2) -3.1A 至 38.3A(2)
TMCS1133C4A 100mV/A -2.3A 至 45.7A(2) -2.3A 至 28.7A
TMCS1133C5A 150mV/A -1.5A 至 30.5A -1.5A 至 19.1A
(1) 线性范围受电源（3V 至 5.5V）和接地的最大输出摆幅限制，而不受热限制。
(2) 电流电平必须一直低于允许的持续直流/RMS 和瞬态峰值电流安全工作区，以便不会超过器件热限值。请参阅安全工作区 部分。
(3) 更多有关器件名称和器件选项的信息，请参阅器件命名规则 一节。

5 引脚配置和功能

图 5-1 DVG 封装10 引脚 SOIC顶视图
表 5-1 引脚功能
引脚 类型 说明
编号 名称
1 IN+ 模拟输入 输入电流正引脚
2 IN– 模拟输入 输入电流负引脚
3 GND 模拟 接地
4 ALERT 数字输出 传感器诊断 PWM 输出，开漏低电平有效。引脚不使用时连接至 GND。
5 NC - 保留。引脚可连接至 GND 或保持悬空。
6 VOUT 模拟输出 输出电压
7 OC 数字输出 过流输出，开漏低电平有效。引脚不使用时连接至 GND。
8 VOC 模拟输入 过流阈值。设置过流阈值。引脚不使用时连接至 VS。
9 VS 模拟 电源
10 VS 模拟 电源

6 规格

6.1 绝对最大额定值

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值 最大值 单位
VS 电源电压 GND – 0.3 6 V
模拟输入 VOC GND – 0.3 (VS) + 0.3 V
模拟输出 VOUT
数字输出 ALERT、OC
无连接 NC
TJ 结温 -65 165 °C
Tstg 贮存温度 -65 165 °C
(1) 超出“绝对最大额定值”运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。如果超出“建议运行条件”但在“绝对最大额定值”范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可靠性、功能和性能并缩短器件寿命。

6.2 ESD 等级

值 单位
V(ESD) 静电放电 人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1) ±4000 V
充电器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2) ±1000
(1) JEDEC 文档 JEP155 指出：500V HBM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文档 JEP157 指出：250V CDM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。

6.3 建议运行条件

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
最小值 标称值 最大值 单位
VS 运行电源电压 3 5 5.5 V
TA(1) 自然通风条件下的工作温度范围 -40 125 °C
(1) 输入电流安全工作区受结温的限制。使用 TMCS1133xEVM 时的建议条件。输入电流额定值会因环境温度升高而降低。

6.4 热性能信息

热指标(1) TMCS1133(2) 单位
DVG (SOIC-W-10)
10 引脚
RθJA 结至环境热阻 27.9 °C/W
RθJC(top) 结至外壳（顶部）热阻 26.8
RθJB 结至电路板热阻 10.1
ΨJT 结至顶部特征参数 4.4
ΨJB 结至电路板特征参数 8.3
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和 IC 封装热指标 应用手册。
(2) 当器件安装在 TMCS1133xEVM 上时适用。更多详细信息，请参阅安全工作区部分。

6.5 绝缘规格

参数 测试条件 值 单位
通用
CLR 外部间隙(1) 端子间的最短空间距离 ≥ 8 mm
CPG 外部爬电距离(1) 端子间的最短封装表面距离 ≥ 8 mm
CTI 相对漏电起痕指数 DIN EN 60112；IEC 60112 ≥ 600 V
材料组 符合 IEC 60664-1 I
过压类别（符合 IEC 60664-1） 额定市电电压 ≤ 600VRMS I-IV
VIORM 最大重复峰值隔离电压 交流电压（双极） 1344 VPK
VIOWM 最大增强型隔离工作电压 交流电压（正弦波） 600 VRMS
849 VDC
最大基本隔离工作电压 交流电压（正弦波） 950 VRMS
1344 VDC
VIOTM 最大瞬态隔离电压 VTEST = √2 x VISO，t = 60s（鉴定测试）；
VTEST = 1.2 × VIOTM，t = 1s（100% 生产测试）		 7071 VPK
VIOSM 最大浪涌隔离电压(2) 测试方法符合 IEC 62368-1，1.2/50µs 波形，
VTEST = 1.3 × VIOSM（鉴定测试）		 10000 VPK
qpd 视在电荷(3) 方法 b1：常规测试（100% 生产测试）和预处理（类型测试），
Vini = 1.2 × VIOTM，tini = 1s；Vpd(m) = 1.875 × VIORM，tm = 1s		 ≤5 pC
CIO 势垒电容，输入至输出(4) VIO = 0.4 sin (2πft)，f = 1MHz 0.6 pF
RIO 隔离电阻，输入至输出(4) VIO = 500V，TA = 25°C > 1012 Ω
VIO = 500V，100°C ≤ TA ≤ 125°C > 1011 Ω
VIO = 500V，TS = 150°C > 109 Ω
污染等级 2
UL 1577
VISO 可承受的隔离电压 VTEST = VISO，t = 60s（鉴定测试）；
VTEST = 1.2 × VISO，t = 1s（100% 生产测试）		 5000 VRMS
(1) 根据应用特定的设备隔离标准应用爬电距离和电气间隙要求。请注意保持电路板设计的爬电距离和间隙，从而确保印刷电路板上隔离器的安装焊盘不会导致此距离缩短。在特定的情况下，印刷电路板上的爬电距离和间隙变得相等。在印刷电路板上插入坡口或肋或同时应用这两项技术可帮助提高这些规格。
(2) 在空气或油中执行测试，以确定隔离栅的固有浪涌抗扰度。
(3) 视在电荷是局部放电 (pd) 引起的电气放电。
(4) 将隔离栅每一侧的所有引脚都连在一起，构成一个双端子器件。

6.6 电气特性

TA = 25°C，TMCS1133AxA 上的 VS = 5V，TMCS1133BxA 和 TMCS1133CxA 上的 VS = 3.3V（除非另有说明）
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
输入
RIN 输入导体电阻 IN+ 至 IN- 0.7 mΩ
RIN 输入导体电阻温度漂移 TA= -40ºC 至 125ºC 2.1 μΩ/°C
IIN,MAX 最大连续输入电流(1) TA = 25ºC 80 ARMS
TA = 125ºC 44
输出
S 灵敏度 TMCS1133x7A 20 mV/A
TMCS1133x1A 25
TMCS1133x8A 33
TMCS1133x2A 50
TMCS1133x9A 66
TMCS1133x3A 75
TMCS1133x4A 100
TMCS1133x5A 150
eS 灵敏度误差 0.05V ≤ VOUT ≤ VS − 0.2V ±0.1 ±0.4 %
Sdrift,therm 灵敏度热漂移 0.05V ≤ VOUT ≤ VS − 0.2V，TA = −40°C 至 125°C ±20 ±50 ppm/°C
Sdrift, life 灵敏度寿命漂移(2) 0.05V ≤ VOUT ≤ VS − 0.2V ±0.2 ±0.5 %
eNL 非线性误差 VOUT = 0.1V 至 VS - 0.1V ±0.1 %
VOUT,0A 零电流输出电压 TMCS1133AxA，IIN = 0A 2.5 V
TMCS1133BxA，IIN = 0A 1.65
TMCS1133CxA，IIN = 0A 0.33
VOE 输出电压失调误差 TMCS1133x7A，IIN = 0A ±0.2 ±1 mV
TMCS1133x1A，IIN = 0A ±0.2 ±1
TMCS1133x8A，IIN = 0A ±0.2 ±1
TMCS1133x2A，IIN = 0A ±0.3 ±2
TMCS1133x9A，IIN = 0A ±0.3 ±2
TMCS1133x3A，IIN = 0A ±0.4 ±3
TMCS1133x4A，IIN = 0A ±0.5 ±4
TMCS1133x5A，IIN = 0A ±0.6 ±5
VOE, drift, therm 输出电压失调热漂移 TMCS1133x7A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±10 ±25 µV/°C
TMCS1133x1A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±10 ±25
TMCS1133x8A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±10 ±25
TMCS1133x2A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±10 ±30
TMCS1133x9A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±10 ±30
TMCS1133x3A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±10 ±30
TMCS1133x4A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±15 ±40
TMCS1133x5A，IIN = 0A，TA = –40°C 至 125°C ±15 ±40
IOS, drift, life 偏移寿命漂移(2) 以输入为基准，VOUT,0A / S，IIN = 0A ±10 ±24 mA
PSRR 电源抑制比 以输入为基准，VS = 3V 至 5.5V，TA= –40ºC 至 125ºC ±15 ±50 mA/V
CMTI 共模瞬态抗扰度(3) VCM = 1000V，ΔVOUT < 200mV，1µs 150 kV/µs
CMRR 共模抑制比 以输入为基准，直流至 60Hz 5 µA/V
CMFR 共模场抑制 均匀外部磁场，以输入为基准，直流至 1kHz 10 mA/mT
输入噪声密度 以输入为基准，全带宽 130 μA/√Hz
CL,MAX 最大电容负载 VOUT 至 GND 4.7 nF
短路输出电流 VOUT 接地短路，对 VS 短路 50 mA
摆幅 VS 相对于 VS 电源轨的摆幅 RL = 10kΩ 至 GND，TA = –40ºC 至 125ºC VS - 0.02 VS - 0.05 V
摆幅 GND 到 GND 的摆幅 5 10 mV
带宽和响应
BW 模拟带宽 - 3dB 增益 1.1 MHz
SR 压摆率(4) 达到最终值的 10% 和 90% 之间的输出变化率，如图 7-2 所示，输入阶跃为 100ns 8 V/µs
tr 响应时间(4) 输入和输出达到最终值的 90% 之间的时间，如图 7-2 所示，输入阶跃为 100ns，输出转换为 1V 120 ns
tpd 传播延迟(4) 输入和输出达到最终值的 10% 之间的时间，如图 7-2 所示，输入阶跃为 100ns，输出转换为 1V 50 ns
电流过载恢复时间 300 ns
过流检测
VOC 过流检测阈值电压 VOC = S x IOC/2.5 0.3 VS V
VOC 引脚输入阻抗 120 kΩ
过流迟滞 TMCS1133x7A 8.4 A
TMCS1133x1A 4.5
TMCS1133x8A 3.4
TMCS1133x2A 3.5
TMCS1133x9A 2.5
TMCS1133x3A 2.2
TMCS1133x4A 1.4
TMCS1133x5A 2.7
过流阈值误差 TA = -40°C 至 125°C ±2 ±10 %
过流检测响应时间 IIN 步进 = 120% 的 IOC 100 250 ns
OC,OL OC 引脚下拉电压 IOL = 3mA，TA = –40°C 至 125°C GND 0.07 0.2 V
诊断
ALERT 输出频率 8 kHz
输出占空比，低电平有效 热警报 80 %
传感器警报 50
热警报和传感器警报 20
ALERT 引脚下拉电压 IOL = 3mA。TA = -40°C 至 125°C GND 0.07 0.2 V
电源
VS 电源电压 TA = –40ºC 至 125ºC 3.0 5.5 V
IQ 静态电流 TA = 25ºC 11 14 mA
TA = –40ºC 至 125ºC 14.5 mA
上电时间 从 VS > 3V 到有效输出的时间 34 ms
(1) 受结温热限制，请参阅绝对最大额定值。当器件安装在 TMCS1133xEVM 上时适用。更多详细信息，请参阅安全工作区部分。
(2) 基于三批 AEC-Q100 认证应力测试结果的寿命和环境漂移规格。典型值是来自最坏情况应力测试条件的总体平均值 +1σ。最大值是测试器件总体平均值 ±6σ。在所有应力条件下，通过 AEC-Q100 认证测试的器件均保持在最大限制范围内。有关更多详细信息，请参阅寿命和环境稳定性。
(3) 有关共模瞬态响应的详细信息，请参阅共模瞬态抗扰度 部分。
(4) 有关器件的瞬态响应的详细信息，请参阅瞬态响应参数 部分。

 
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