英飛凌電流傳感器芯片TLE4973 介紹

TLE4973

TLE4973是英飛凌在前兩代電流傳感器TLE4971和TLE4972基礎上推出的新一代產(chǎn)品，該芯片是業(yè)內首款滿(mǎn)足ASIL B功能安全的電流傳感器芯片，同時(shí)其全新的封裝設計體現了英飛凌在半導體技術(shù)領(lǐng)域的持續創(chuàng )新能力和顛覆傳統的開(kāi)拓精神。在上一篇文章《業(yè)內首發(fā)ASIL B等級、低阻抗小封裝電流傳感器芯片TLE4973》中我們重點(diǎn)介紹了TLE4973針對OBC/輔驅/EDC等應用的集成導體式類(lèi)別（TLE4973- Axxx，TLE4973- Rxxx），本文將著(zhù)重介紹針對主驅等應用的外置導體式TLE4973- xE35xx類(lèi)別。

01

多種封裝形式

TLE4973利用片內的差分霍爾來(lái)感知芯片外電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現測量電流的目的。

其中集成導體式產(chǎn)品（PG-TISON-8封裝）電流流經(jīng)芯片內部，優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)傳感器在封裝完成之后進(jìn)行調校，所以精度較高，但是受制于內部導體的阻抗，所以可測電流有效值一般低于100A。英飛凌該封裝的產(chǎn)品達到了0.22mΩ的導通阻抗，處于業(yè)內領(lǐng)先水平。前文曾有更為詳細的對比。

外置導體的優(yōu)勢是待測電流不流經(jīng)芯片本體，因此不會(huì )在芯片內造成熱累積，所以可測電流范圍可以達到2KA以上，相較于使用磁芯進(jìn)行聚磁的電流傳感器模塊來(lái)說(shuō)，這種方案在成本和體積上都更有優(yōu)勢，目前正受到越來(lái)越多的用戶(hù)青睞。TLE4973- xE35主要采用PG-VSON-6和PG-TDSO-16兩種封裝。PG-VSON-6因為體積較小，更適合于銅排載流的場(chǎng)合，PG-TDSO-16則推薦應用于PCB載流。

TLE4973目前一共使用到的3種封裝形式總結如下圖：

02

數字通訊功能帶來(lái)的

全方位優(yōu)勢

單總線(xiàn)通過(guò)DCDI口實(shí)現對多個(gè)芯片進(jìn)行

自動(dòng)尋址和功能配置

獨特的單總線(xiàn)數字通訊功能使MCU可實(shí)現對板上最多8個(gè)TLE4973的自動(dòng)尋址和通訊，即占用最少的MCU資源實(shí)現功能的最大化，通過(guò)數字通訊可實(shí)現的功能包括：

靈敏度配置功能：

用戶(hù)僅需采用一個(gè)型號即可以粗調實(shí)現下面9種靈敏度，之后可以再在粗調基礎上再實(shí)現±15%的靈敏度精調，從而減少用戶(hù)管理的型號種類(lèi)。

輸出模式配置功能：

TLE4973后綴為S0001的產(chǎn)品可以配置為單端輸出、半差分輸出、全差分輸出模式，采用差分輸出模式在輸出信號PCB走線(xiàn)較長(cháng)時(shí)可提高抗干擾能力，同時(shí)可提高測量精度。

單端輸出模式

半差分輸出模式

全差分輸出模式

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1

芯片溫度實(shí)時(shí)獲取

2

過(guò)流閾值點(diǎn)設置，過(guò)流反應時(shí)間設置，過(guò)流消抖時(shí)間設置

3

比例輸出Radiometric功能配置

4

診斷功能：對主模擬路徑（靈敏度）自檢和OCD模擬路徑自檢。

通過(guò)發(fā)送指令給芯片，芯片的模擬輸出會(huì )輸出指定值，用戶(hù)采樣該值進(jìn)行驗證。OCD功能自檢用于檢驗內部過(guò)流檢測比較器是否正常。

另外，需要著(zhù)重說(shuō)明一下，DCDI可兼容5v/3.3v供電的MCU，因DCDI內部為OPEN DRAIN結構，因此可以將其信號上拉至MCU電平，從而實(shí)現TLE4973--->MCU方向信號的兼容；而對于DCDI的接收信號，大于1.6v視為高電平，低于1v視為低電平，因此無(wú)論是5v還是3.3v供電的MCU，其輸出信號均能被TLE4973識別，從而實(shí)現MCU--->TLE4973的方向信號傳輸。

03

兩類(lèi)應用方案

方案一，用戶(hù)可根據我司官網(wǎng)提供的仿真工具設計銅排或多層PCB。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)平面S-Bend方案相較于平面Straight方案的阻抗上升大，但是crosstalk（相間互擾）較??；相較平面方案，垂直安裝方案對芯片相對位置變化敏感性更低。具體可在我司官網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)誤差評估。

平面S-Bend方案

平面Straight方案

垂直安裝方案

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方案二，使用英飛凌 HybridPACK? Drive G2 模塊的場(chǎng)合。

該模塊使用了英飛凌的下一代芯片技術(shù) EDT3（SI IGBT）和 CoolSiC? G2 MOSFET ,實(shí)現在 750 V 和1200 V 電壓等級內達到 300 kW 的功率。其PIN腳的銅排在結構上進(jìn)行了優(yōu)化，可方便地嵌入內置TLE4973-xE35芯片的Swoboda電流傳感器模塊，覆蓋從500A -2500A 量程的所有測量需求。用戶(hù)僅需要對該模塊進(jìn)行配置后即可使用，無(wú)需進(jìn)行結構設計和仿真。

Swoboda模塊的頻率響應圖如下，可知帶寬達到100Khz以上，因此可完全覆蓋電驅?xiě)盟璧牟蓸宇l率。

04

相關(guān)評估板及軟件

TLE4973根據不同封裝目前可以提供5款評估板，具體介紹如下表：

以上評估板可以使用相關(guān)編程板進(jìn)行編程和調試，該編程板也可以對用戶(hù)自行設計的板上的TLE4973進(jìn)行編程。

利用與編程板配套的軟件可以方便地對片內的EEPROM或寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，也可以實(shí)現數據記錄儀的功能，對溫升、電流等進(jìn)行多點(diǎn)采集記錄，進(jìn)而進(jìn)行評估相關(guān)系統指標。

EEPROM mapping

溫度曲線(xiàn)讀取

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如上所述，TLE4973芯片凝聚了英飛凌的創(chuàng )新思維和匠心設計，覆蓋了各種應用場(chǎng)景，為用戶(hù)提供了多種解決方案，同時(shí)配套有相關(guān)仿真軟件和開(kāi)發(fā)工具以方便用戶(hù)使用。TLE4973是電流傳感器數字化的先行者，為電力電子設備未來(lái)更加小型化，智能化貢獻了力量。

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