1.所选任务介绍
要求设计一款带模拟输出的电流检测模块,搭配必要的模拟信号处理电路,能够由基于RP2040的MCU核心板自带的ADC进行采集,要求感知电流的最大值为5A。要求板卡尺寸小于60mmx40mm。需给出处理后的模拟信号输出,+3.3V、GND信号,且主要器件需在DigiKey官网上有货且正常售卖。
2.设计的模块介绍(包含主要芯片的选择、功能和应用等,并附上主要芯片在DigiKey官网的链接)
根据任务要求选用埃戈罗公司的ACS723设计了一款电流检测模块。Allegro™ ACS723 电流传感器芯片是一款经济且精确的解决方案,适用于工业、商业和通信系统中的交流或直流电流检测。其小巧的封装非常适合空间受限的应用场景,同时还能因减少电路板面积而节省成本。典型应用包括电机控制、负载检测与管理、开关模式电源以及过流故障保护等。ACS723 内置了专利的数字温度补偿电路,能在开环传感器中实现接近闭环的温度精度;通过了 UL60950-1(第 2 版)认证,介电强度达 2.4kVrms 等。还有行业领先的噪声性能,通过专门的放大器和滤波器设计技术大大提升了带宽,并且可以通过引脚选择 80kHz(高带宽应用)或 20kHz(低噪声性能)的带宽。其初级导体电阻为 0.65mΩ,能降低功率损耗,还能承受高浪涌电流,小型低剖面的 SOIC8 封装适合空间受限的应用场景等。
MCP2210在DigiKey官网的链接:ACS723LLCTR-05AB-T Allegro MicroSystems | 传感器,变送器 | DigiKey
3.原理图和PCB模块设计介绍(记得截图原理图和PCB上传)
电流检测模块原理图如图1所示,采用+5V供电。ACS723输出模拟信号 VO,该信号在指定的测量范围内随双向交流或直流初级检测电流 IP 成比例变化。考虑后接STM32等MCU进行ADC测量的需要,通过分压电路和峰值检测电路将ACS723输出的模拟量进行进一步处理。BW_SEL引脚可用于选择两个带宽之一,以优化噪声性能。若将BW_SEL引脚接地,将使器件处于高带宽、80 kHz 模式。
考虑到该板可以直接连接MCU进行数据采集,使用额外的 LDO MIC5504,这样可以确保支持 3.3V 供电的MCU正确使用该检测模块。
图1 适配器原理图
适配器PCB图如图2所示,采用双面板设计,板子尺寸为32mm x16mm,表贴器件全部排列在正面,如图3的效果图所示。
图2 PCB图
图3 3D效果图
4.模块主要性能指标和管脚定义
表1 主要性能指标和接口定义
类型 | 电流检测模块 |
应用 | 可对交流和直流信号进行精确的电流测量 |
板载模块 | Allegro™ ACS723 电流传感器芯片 |
主要特点 | 获得专利的集成数字温度补偿电路可在开环传感器中实现近乎闭环的温度精度;行业领先的噪声性能,通过专有的放大器和滤波器设计技术大大提高了带宽;带宽可通过JP1选择,80 kHz 用于高带宽应用,20kHz 用于低噪声性能用于计量和测量系统总体功耗的良好传感器;4.5 至 5.5 V单电源供电; 输出电压与交流或直流电流成正比,已调节至适应MCU处理。 |
接口JP1定义 | 设置带宽: 开路:20KHz(缺省) 短接:80KHz |
接口J2管脚定义 | 1.+5V输入;2.模拟输出; 3.+3.3V供电输出; 4.GND |
板大小 | 小号(32 x 16毫米) |
输入电压 | +5V |
5.eZ-PLM上新建物料和项目的截图+介绍
图4 eZ-PLM上新建项目所用的主要物料
图5 eZ-PLM上新建本项目
图6 利用eZ-PLM生成网页版BOM
6.心得体会(包括意见或建议)
当一项具体任务摆在面前,时间的紧迫性会转化为高效学习的驱动力。此时,往往会主动筛选出与任务直接相关的实用知识,跳过冗余的理论铺垫,聚焦于 “能解决问题” 的核心内容。这种带着明确目标的学习,能让人在短时间内精准吸收知识,并立刻在任务中实践验证,既加速了知识内化,又确保所学内容直接服务于结果达成,形成 “学习 - 应用 - 反馈” 的高效闭环,让每分每秒的投入都转化为解决问题的能力。