测量50A以上电流：意瑞隔离集成式电流传感器CH704

在各类电机、电源和功率系统中，电流检测是常见需求。而对于超过50A的电流检测，要考虑的因素相对更多，如散热、检测方案的占板面积以及可能的隔离电压需求等。传统的shunt电阻加运放，可能热损失较大且若是高边检测对运放共模范围要求可能也高；如果有隔离需求，还要外加光耦器件等。而对于电流互感器来说，其体积较大并且易有磁饱和问题。

采用隔离集成的、内置小型磁环的霍尔电流传感器芯片可有效应对以上问题，为用户带来小型化、高精度、简便设计的解决方案。

产品简介

CH704系列产品是意瑞专为50A以上大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片，具有高精度、增强绝缘耐压、高可靠性、低功耗等优点。该芯片内部集成一个精密的可编程线性霍尔芯片、一个小型聚磁环以及一个导通电阻为0.1mΩ的铜排，可实现+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A的电流检测，并且通过工厂预编程可测量最大400A的浪涌电流。内部的低偏移、斩波稳定的线性霍尔芯片结合独特的温度补偿电路设计，实现CH704全温范围（-40℃到150℃）内良好的温度一致性。出厂前芯片已做好灵敏度和静态（零电流）输出电压的校准，全温度范围内提供 ±1% 的典型高精度。

主要参数

• 介质强度测试电压：4800Vac

• 基础隔离工作电压：1187Vdc / 840Vac；加强绝缘工作电压：672Vdc / 475Vac

• AEC-Q100 车规级芯片认证 (CH704A)

• 输出电压与电流成正比：+/-50A,+/-100A,+/-150A,+/-200A

• 可测量200Adc（85°C环境温度）；可测量高达400A的浪涌电流

• 5V供电；带宽180kHz；响应时间 < 2μs

• 内部集成磁环有效抗杂散磁场干扰，剩磁 < 1mV

• 工作温度范围：-40°C 到150°C

应用场景

• 汽车电子：OBC，DC-DC，EPS电机等

• 工业控制：不间断电源（UPS）、焊机/移动通信设备等电源供电

• 大功率电机：平衡车/独轮车控制器、热泵/制冰机等

• 能源：如过程控制、蓄电池检测、能量测量等

应用举例1 – 不间断电源UPS

在UPS系统中，供给负载的所有电力都会经过整流/充电器和逆变器的双重转换（即AC-DC-AC）。整流器对电池进行浮充电以保持电池处于满充状态。而当超限或市电停电时，UPS开启电池放电工作，逆变器和电池不间断地投入为负载供电。当UPS内部故障或负载电流瞬变抑或人为停止逆变器时，负载可无间断地切换到旁路交流输入（启动旁路运行）。

霍尔电流传感器用于控制浮充电源，保证电池正常工作。CH704的响应速度快（<2us）和高带宽（180kHz），在此类应用中优势明显。

图3： CH704在UPS不间断电源系统中的应用

应用举例2– 电机相电流检测

电机的输出扭矩控制是电机控制系统的关键。以PMSM电机FOC控制算法为例，其输出扭矩为以下公式。其中，红色框出部分为电流传感器采集的三相电流。传感器的精度和延迟性会直接影响扭矩精度的计算。

针对不同功率的电机，其相电流的大小及过流检测的阈值也不同。意瑞不同的电流传感器产品可覆盖5A至上千安培范围（单芯片方案或搭载磁环方案）。针对50-200A（或瞬态电流至400A）的场合，CH704可做到全温范围内1%的典型检测精度，以及<2us的响应速度，可以满足多种工况需求。

应用举例3 – 汽车OBC， DCDC

汽车OBC和DCDC系统上的电流检测需求与具体的OBC架构及车型相关。1个典型的OBC（如图6所示）由多个级联级组成，包括功率因数校正PFC、DC-DC转换器、次级整流、辅助电源、控制及驱动电路。PFC输入端（AC）和OBC输出端（DC）都需要电流传感器芯片。目前流行的OBC功率等级是3.3kW、6.6kW、11kW和22kW；根据不同设计，可由单相或三相电源供电。以6.6kW单相220V/30A交流电源为例，考虑2.5-3倍的过流阈值，可采用CH704的+/-100A规格做PFC输入端的检测；在OBC输出端，考虑高压直流总线上百伏至800V之间，DC电流不大，可采用CH704的+/-50A规格实现。

图6：CH704在汽车OBC, DC-DC中的应用

引脚定义与型号

CH704采用5-PIN CFF封装，其引脚分布如图7所示，采用单电源5V供电。其中引脚4与5为电流检测端；引脚3与2分别代表输出和接地；引脚1为芯片供电端。CH704系列共有8个产品型号，命名规则及具体型号如图8和图9所示。

图7：CH704引脚分布

图8：CH704型号命名规则

图9：CH704型号列表