Allegro Microsystems 統合導体電流センサーの CMTI 比較 - 半導体事業

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設計アナログセンサー Allegro

CMTI 概要

コモンモード過渡耐性 (CMTI) テストは、電流センサーの絶縁バリアーを越えて高スルーレートの過渡電圧を注入します。過渡イベント中に、デバイスの出力安定性が観察されます。リードフレームと信号ピン間の絶縁バリアーを越えた容量性結合により、出力信号が乱れます。このテストは、高周波過渡現象を伴う高速スイッチングアプリケーションにおいて重要であり、Allegro デバイスがそのようなイベントにどれだけ耐えられるかを示します。Allegro は、IC 回路から過渡障害を遮断することで回路を保護するオンチップシールドを統合し、コモンモード過渡現象の影響を軽減します。図1 を参照してください。

図1：Allegro 統合電流センサーパッケージにおけるシールドの図 ※Allegro MicroSystems 社より提供

CMTI テスト方法

Allegro 統合電流センサーでは、過渡電圧が入力電流ピン (IP) からデバイスの GND に適用され、VOUT が監視されます。推奨負荷条件下（典型的なアプリケーション回路セクションに記載）で、Allegro 統合電流センサーに絶縁バリアーを越えてさまざまなスルーレートの 1000V パルスが注入されました。スルーレートは、過渡現象の立ち上がり時間で 1000V ステップを割った値 (V/ns) です。

高性能並列インターフェース (HPPI) パルスジェネレーターは、充電ケーブルタイプのパルサーです。外部のケーブルを希望の電圧に充電し、プログラム制御の下でケーブルの電荷を出力に放出します。内部電源がパルス電圧を決定し、ケーブルの長さがパルス幅を決定します。システムは 50Ω の出力インピーダンスを持ち、制御ソフトウェアは出力電圧を大きなインピーダンスに反映するように書かれています。

出力にはさまざまなインピーダンスを提示でき、異なる電圧と電流の組み合わせを生成します。効果的な短絡への放電はサージテストに有用であり、信号を読み戻すために減衰させる必要がある場合は 50Ω 負荷への放電が望ましいです。また、高インピーダンスへの放電は適用電圧を最大化するために使用できます。他の組み合わせも使用でき、簡単なオームの法則の計算で分析できます。

設定 [V]	インピーダンス [Ω]	出力電圧 [V]	出力電流 [A]
1000	>1 Meg	1000	~0
1000	50	500	10
1000	<1	~0	20

表1：パルスジェネレーター設定の概要

図2 に示されているように、Allegro 電流センサーとオシロスコープの接続が図示されています。これにより、オシロスコープをパルスに直接接続できます。一次減衰器はオシロスコープに供給され、電力の消散を可能にします。続く減衰器と終端器は、標準の BNC コンポーネントで残留電力を処理できます。このセットアップは、高インピーダンスの被試験デバイス (DUT) 接続にのみ使用可能です。

図2：デバイスとオシロスコープへのパルサー接続 ※Allegro MicroSystems 社より提供

図3 に示されているように、DUT の出力は光プローブを通じて監視されます。これにより、出力を疑似差動的に監視できます。出力モニターは、パルサー電圧の高電位側または接地側に沿って接続できます。CMTI パルスの高電位側が DUT ボードの出力側に接続されている場合、電源はバッテリーのように基準のないものを使用する必要があります。パルスがセンサーの電流ループ側に適用される場合、DUT の電源としてベンチ電源を使用できます。非センサー装置をテストする場合、適切な場合はバッテリー電源を提供するよう注意が必要です。

図3：DUT出力モニター接続 ※Allegro MicroSystems 社より提供

CMTI 結果

CMTI は出力に乱れを引き起こします。この乱れは 2つの方法で定量化できます。
　1：出力の電圧偏差
　2：出力の収束時間

図4を参照してください。電圧偏差は、定義された過渡パルスの注入後のデバイス出力の最大電圧オーバーシュートまたはアンダーシュートです。収束時間は、デバイス出力が初期値の <100mV 以内に収束するまでの時間です。

本記事に含まれるオシロスコープの画像は、正および負の 1000V 注入パルスに対する電圧の乱れを示しています。正のパルスに使用されるスルーレートは [200, 142, 108, 76, 39] nsです。負のパルスに使用されるスルーレートは [–215, –155, –123, –86, –46] nsです。

過渡的な乱れの間およびその後の出力波形は、ページの下部に示されています。

CMTI 波形を表形式にする一つの方法は、特定の時間内に収束する特定の電圧乱れを伴う出力をもたらす最小スルーレートによるものです。この方法は業界で一般的です。0.3µs 以内に 100mV 以内に収束するための典型的および最小スルーレートは表1 に示されています。最小スルーレートについて考える一つの方法は、最小スルーレート未満のスルーレートを持つ過渡現象は、出力に 100mV 未満の乱れを引き起こし、収束時間が 0.3µs 未満であるということです。

デバイス	パッケージ	最小値 (V/ns)	標準値 (V/ns)
ACS733	LA	100	200
ACS733	MA	100	150
ACS37002	MA	75	115
ACS37002	MC	75	115
ACS37010	LZ	100	150
CT432/3	SOICW-16	100	200
CT4327/8	SOICW-8	100	200

表2：標準および最大スルーレート

CMTI 波形を別の方法で見るには、特定の電圧範囲内で元の値に収束するまでの時間を考慮します。各デバイスに 140V/ns のスルーレートで 1000V のパルスを注入し、100mV および 200mV 以内に収束する時間を表3 に示しています。

デバイス	パッケージ	<100mV までの時間 [ns]	<200mV までの時間 [ns]
ACS733	LA	150	125
ACS733	MA	300	250
ACS37002	MA	50	Never exceeded
ACS37002	MC	50	Never exceeded
ACS37010	LZ	150	125
CT432/3	SOICW-16	500	400
CT4327/8	SOICW-8	30	50