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(chǔ)上推出的新一代產(chǎn)品，該芯片是業(yè)內(nèi)首款滿足ASIL B功能安全的電流傳感器芯片，同時其全新的封裝設(shè)計體現(xiàn)了英飛凌在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新能力和顛覆傳統(tǒng)的開拓精神。在上一篇文章《業(yè)內(nèi)首發(fā)ASIL B等級、低阻抗小封裝電流傳感器芯片TLE4973》中我們重點介紹了TLE4973針對OBC/輔驅(qū)/EDC等應(yīng)用的集成導(dǎo)體式類別（TLE4973- Axxx，TLE4973- Rxxx），本文將著重介紹針對主驅(qū)等應(yīng)用的外置導(dǎo)體式TLE4973- xE35xx類別。

01

多種封裝形式

TLE4973利用片內(nèi)的差分霍爾來感知芯片外電流產(chǎn)生的磁場實現(xiàn)測量電流的目的。

其中集成導(dǎo)體式產(chǎn)品（PG-TISON-8封裝）電流流經(jīng)芯片內(nèi)部，優(yōu)點是整個傳感器在封裝完成之后進(jìn)行調(diào)校，所以精度較高，但是受制于內(nèi)部導(dǎo)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(dá)到了0.22mΩ的導(dǎo)通阻抗，處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。前文曾有更為詳細(xì)的對比。

外置導(dǎo)體的優(yōu)勢是待測電流不流經(jīng)芯片本體，因此不會在芯片內(nèi)造成熱累積，所以可測電流范圍可以達(dá)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說，這種方案在成本和體積上都更有優(yōu)勢，目前正受到越來越多的用戶青睞。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合，PG-TDSO-16則推薦應(yīng)用于PCB載流。

TLE4973目前一共使用到的3種封裝形式總結(jié)如下圖：

02

數(shù)字通訊功能帶來的

全方位優(yōu)勢

單總線通過DCDI口實現(xiàn)對多個芯片進(jìn)行

自動尋址和功能配置

獨特的單總線數(shù)字通訊功能使MCU可實現(xiàn)對板上最多8個TLE4973的自動尋址和通訊，即占用最少的MCU資源實現(xiàn)功能的最大化，通過數(shù)字通訊可實現(xiàn)的功能包括：

靈敏度配置功能：

用戶僅需采用一個型號即可以粗調(diào)實現(xiàn)下面9種靈敏度，之后可以再在粗調(diào)基礎(chǔ)上再實現(xiàn)±15%的靈敏度精調(diào)，從而減少用戶管理的型號種類。

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走線較長時可提高抗干擾能力，同時可提高測量精度。

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

芯片溫度實時獲取

2

過流閾值點設(shè)置，過流反應(yīng)時間設(shè)置，過流消抖時間設(shè)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。

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

另外，需要著重說明一下，DCDI可兼容5v/3.3v供電的MCU，因DCDI內(nèi)部為OPEN DRAIN結(jié)構(gòu)，因此可以將其信號上拉至MCU電平，從而實現(xiàn)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，從而實現(xiàn)MCU--->TLE4973的方向信號傳輸。

03

兩類應(yīng)用方案

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

簡單來說平面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 ,實現(xiàn)在 750 V 和1200 V 電壓等級內(nèi)達(dá)到 300 kW 的功率。其PIN腳的銅排在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化，可方便地嵌入內(nèi)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。用戶僅需要對該模塊進(jìn)行配置后即可使用，無需進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿真。

Swoboda模塊的頻率響應(yīng)圖如下，可知帶寬達(dá)到100Khz以上，因此可完全覆蓋電驅(qū)應(yīng)用所需的采樣頻率。

04

相關(guān)評估板及軟件

TLE4973根據(jù)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(diào)試，該編程板也可以對用戶自行設(shè)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(nèi)的EEPROM或寄存器進(jìn)行訪問，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄儀的功能，對溫升、電流等進(jìn)行多點采集記錄，進(jìn)而進(jìn)行評估相關(guān)系統(tǒng)指標(biāo)。

EEPROM mapping

溫度曲線讀取

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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(shè)計，覆蓋了各種應(yīng)用場景，為用戶提供了多種解決方案，同時配套有相關(guān)仿真軟件和開發(fā)工具以方便用戶使用。TLE4973是電流傳感器數(shù)字化的先行者，為電力電子設(shè)備未來更加小型化，智能化貢獻(xiàn)了力量。

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