ZHCUBV3 March   2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 TMCS1123
      2. 2.3.2 ADS7043
      3. 2.3.3 AMC1035
      4. 2.3.4 REF2033
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 霍尔效应电流传感器原理图设计
    2. 3.2 模数转换器
      1. 3.2.1 Δ-Σ 调制器
        1. 3.2.1.1 共模电压限制
        2. 3.2.1.2 输入滤波
        3. 3.2.1.3 用于连接 MCU 的接口
      2. 3.2.2 12 位 SAR ADC
        1. 3.2.2.1 共模电压限制
        2. 3.2.2.2 输入滤波
        3. 3.2.2.3 用于连接 MCU 的接口
    3. 3.3 电源和基准电压
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
    2. 4.2 软件要求
    3. 4.3 测试设置
      1. 4.3.1 注意事项
    4. 4.4 测试结果
      1. 4.4.1 直流性能
        1. 4.4.1.1 模数转换后的输出电压噪声和 ENOB
        2. 4.4.1.2 线性度和温漂
      2. 4.4.2 交流性能
        1. 4.4.2.1 SNR 测量
        2. 4.4.2.2 延迟测试
      3. 4.4.3 PWM 抑制
      4. 4.4.4 过流响应
      5. 4.4.5 相邻电流抑制
      6. 4.4.6 电源抑制比
      7. 4.4.7 数字接口
  11. 5与竞争对手器件的性能比较
    1. 5.1 有效位数
    2. 5.2 延迟
    3. 5.3 PWM 抑制
  12. 6设计和文档支持
    1. 6.1 设计文件
      1. 6.1.1 原理图
      2. 6.1.2 BOM
      3. 6.1.3 PCB 布局建议
        1. 6.1.3.1 布局图
    2. 6.2 工具与软件
    3. 6.3 文档支持
    4. 6.4 支持资源
    5. 6.5 商标
  13. 7作者简介

3.1 霍尔效应电流传感器原理图设计

TMCS1123 提供 ±1300V 增强型工作电压，间隙和爬电距离为 ≥8mm。当使用 3.3V 电源供电时，TMCS1123Bx 的零电流输出为 1.65V，因此适用于双向电流检测，其单极满量程模拟输出为 0V 至 3.3V。TMCS1123Bx 每种型号具有不同的灵敏度，采用 3.3V 电源，并支持 ±10.3A 至 ±62A 的宽电流测量范围。

GUID-20240216-SS0I-ZT6Q-XFRW-1PNJ3D1HBQT8-low.svg图 3-1 霍尔传感器 TMCS1123 原理图

在此参考设计中，TMCS1123B1 用于直流和交流噪声测试，B3 版本用于抗噪、过流检测和延迟测试。对于 B1 版本，灵敏度为 25mV/A，线性输入电流范围为 ±62A。对于 B3 版本，灵敏度为 75mV/A，线性输入电流范围为 ±20.7A。VREF 引脚输出恒定的 1.65V 电压，可连接到 ADC 的负输入端，并形成伪差分输入，这有助于提高抗噪性能。

OC 和 FAULT 引脚均为开漏输出，因此需要一个上拉电阻器。在此设计中，OC 引脚和 FAULT 引脚通过 10kΩ 上拉电阻器连接到 3.3V 电源。对于 OC 引脚，施密特触发器 SN74LVC1G17 用于滤除噪声并避免误触发，R19 和 C15 用于消隐噪声，而默认延迟 td 可使用方程式 1 计算：

方程式 1. t d = R 19 C 15 = 1 μ s

VOC 用于设置过流检测阈值。VOC 可以使用方程式 2 来计算：

方程式 2. V O C = S × I O C 2 . 5

其中

  • S 是霍尔传感器的灵敏度。对于 TMCS1123B1，S = 25mV/A，而对于 TMCS1123B3，S = 75mV/A
  • IOC 是过流阈值。

为了设置 40A 的阈值，VOC 需要为 1.2V。

电阻分压器 R22 和 R23 的计算公式为方程式 3：

方程式 3. R 23 R 22 + R 23 = V O C V s

选择 7.87kΩ 作为 R23 时，R22 需要为 13.77kΩ。