任务介绍
本次任务的核心目标是设计一款紧凑的一款电流检测模块模块,其尺寸被严格限定在小于60mmx40mm的范围内,我们尽量做得小一点,采用标准的尺寸大小。该款模块要求最大电流为5A,能够由基于RP2040的MCU核心板自带的ADC进行采集,而且要求在得捷官网上可售的,我们浏览的一下电流检测传感器的专栏,基本上大部分都是基于霍尔效应的芯片,里面有一款接触过的MPS的芯片-MCS1806GS-5-05-Z,它的检测范围就是5V。具体的任务要求如下:
采用一款模拟麦克风,搭配放大器和滤波器模块,能够由基于RP2040的MCU核心板自带的ADC进行采集
板卡尺寸:小于35mmx18mm
包含信号:处理后的模拟信号输出,+3.3V、GND
主要器件:需在DigiKey官网上有货且正常售卖。
模块介绍
本次设计的电流检测模块是基于MCS1806GS-5-05-Z设计的,这是一款一款基于 MCS1806GS-X-Y 系列高精度线性霍尔电流传感器的电流采集模块,专为交流或直流电流检测而设计,适用于多种工业与电源管理场景。该系列芯片采用差分霍尔阵列结构,能够有效抵消外部杂散磁场的影响,从而在复杂电磁环境中依然保持高稳定性与高精度的测量性能。MCS1806GS-X-Y 系列支持 3.3V 或 5V 两种电源供电模式,并提供 5A 至 50A 共六档全量程电流检测范围,用户可根据应用需求灵活选择,本次我们选择的就是5V档的。其输出电压 VOUT 与一次导体中流过的电流成正比关系,通过精密的线性输出特性,能够直接为后端 MCU、数据采集卡或监控系统提供可量化的电压信号,简化系统设计。模块在一次导体路径引脚与传感器引脚之间提供了可靠的电气隔离,实现了安全的高压侧电流检测,可替代传统光耦或其他昂贵的隔离器件,有效降低系统成本并提高设计灵活性。。
MCS1806GS-5-05-Z芯片DigiKey链接:https://www.digikey.cn/zh/products/detail/monolithic-power-systems-inc/MCS1806GS-5-05-Z/16896132
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
采用相同的尺寸进行的设计,如果能放下的话就不进行尺寸变化,相关定位孔可以更具需要进行删减,重点是大电流的走线,这里参考的光放demo的方式,采用上下覆铜,多大过孔的方式进行扩容。
3D效果图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | 电流检测模块 |
核心芯片 | MCS1806GS-5-05-Z |
板卡尺寸 | 25mm x 20mm |
供电电压 | 3.3V或者5V |
管脚定义
接口引脚:
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号 |
P | VCC | H1-1 |
P | GND | H1-2 |
I/O | AN | H1-3 |
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
我们使用了eZ-PLM系统进行项目管理,上传了自己的工程文件,每次上传都会要求修改保存记录各个版本,也可随时查阅。物料管理,项目管理,BOM自动提取,还是非常的方便的。
物料添加展示图
项目详情图
心得体会
本次的任务是设计电流检测模块,大电流使我们特别需要注意的点,我们根据芯片厂家提供的建议以及参考demo进行的布线设计,确实以前很好这样进行走线,小技巧+1。