霍尔电流传感器CHA611在新能源汽车逆变器中的应用

2023-09-19

霍尔电流传感器CHA611,摘要
意瑞半导体成熟量产产品车规级线性霍尔电流传感器CHA611能有效满足新能源汽车逆变器应用中对1000A或更高电流进行高精度检测。累计出货近400万片，以其低失效、高可靠性能成功在多个主机厂以及Tier 1量产。
CHA611线性霍尔电流传感器具有有多种封装形式，出厂可实现三温终测满足不同客户需求。CHA611芯片可在CP时进行内部参数Trimming测试，保证出货批次稳定性。其灵敏度在0.6-32mV/Gs范围内可编程，出厂在-40℃～150℃的温度范围内具有±1.5％的灵敏度和±5mV的中值偏差。其输出响应时间为1.6μs，典型工作带宽为180kHz，能够满足IGBT切换到SiC对于快速响应的需求，提高安全性。本文以新能源汽车的逆变器应用为例。
简介
在电动汽车中，逆变器中的全桥式驱动器将电池的直流电源转换为3相交流电以供电机驱动，然后再将其转换为动力推进。逆变器控制回路需要具有高精度和快速响应的电流传感器，以最大限度提高电机扭矩和电机的总效率。（图 1）, 霍尔电流传感器CHA611在新能源汽车逆变器中的应用 (https://ic.work/) 传感器第1张
图 1：CHA611在新能源汽车逆变器中的应用,意瑞半导体CHA611能满足新能源汽车逆变器应用的高带宽和高精度要求。其带宽为180kHz，响应时间为1.6us（图2）。线性霍尔效应传感器CHA611通常放在C型磁芯的间隙，当电流通过铜排时，芯片霍尔盘会检测到磁芯产生的磁场。CHA611三级放大器采用0.18um BCD工艺将霍尔盘电压信号进行放大转化为模拟量输出。意瑞可提供多种封装形式选择，包括Lead Bending折弯封装（图3），满足终端客户为了节省空间和成本直接将芯片焊接在PCB板上的需求。
霍尔电流传感器CHA611在新能源汽车逆变器中的应用 (https://ic.work/) 传感器第2张
图2：CHA611响应的时间1.6us,图3：CHA611 Lead Bending折弯封装,意瑞CHA611通过特殊的驱动方式，以及分段式数字温度补偿算法，有效保证了静态输出电压和灵敏度温度漂移。另外意瑞是可以实现直插式线性霍尔电流传感器三温综测的厂家，可以进一步满足不同客户对于温漂性能的要求。
CHA611出厂时在全温下零电流输出电压在±4mV以内（图4）。
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图4：CHA611全温下零点流输出电压,CHA611出厂时在全温下灵敏度漂移在±1.5%以内（图5）。

图 5：CHA611全温下灵敏度变化,CHA611在不同工作电压下对称性误差在±1%以内（图6）。
霍尔电流传感器CHA611在新能源汽车逆变器中的应用 (https://ic.work/) 传感器第5张
图 6：CHA611全温下不同供电电压对称性误差,CHA611在正负向线性度误差均在±1%以内（图7和图8）。

图7：CHA611不同供电电压正向线性度误差,
图8：CHA611不同供电电压负向线性度误差,CHA611 ESD HBM可达8kV采用斩波稳定和滤波技术，仍能有效保证在大信号增益时的低噪声输出。AEC-Q100 Grade-0级别的CHA611经过加严2000个TC仍能保证其lifetime drift，非常适用于逆变器等对于芯片可靠性有很高要求的应用场景。Lead Bending折弯封装版本CHA611芯片经过推拉应力和加严震动实验，仍然可以保持其稳定性，为有降本和节省逆变器空间需求的主机厂提供更多更可靠选择。
CHA611配套四通道编程器可实现快速编程。通常CHA611需要配合磁芯进进行电流检测，意瑞可提供磁芯设计选型以及仿真支持。
新一代CH63X和CH62X信息
除了成熟量产产品CHA611以外，其下一代产品CH63X系列在耐压以及精度等方面有了进一步提升，CH62X系列另外增加了Vref和OCD功能，满足功能安全等级Asil-B。目前AEC-Q100正在认证中，即将量产（图9）。
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图9：新一代CH63X和CH62X产品信息