Vigortronix封装式电流互感器三维结构

在新能源汽车车载充配电单元、交流慢充桩的电流采样回路里，这类灌封式电流互感器是很常见的检测元件，我之前做车载OBC结构布局的时候，选型阶段就接触过同系列的器件，这类元件的核心作用是把主回路的大电流按固定变比转换成毫安级的小信号，给后端的计量、保护电路提供采样依据，相比开环霍尔传感器，它的线性度更好，温漂更低，不需要额外的辅助供电，在工频交流采样场景里可靠性更高。

从三维模型的结构来看，整体采用立方体环氧灌封结构，外壳是阻燃PBT材质的方形壳体，所有内部绕组、磁芯都完全被黑色环氧灌封料包裹，没有外露的带电部件，防护等级可以达到IP65以上，能适应车载环境下的振动、温湿度变化，不会因为凝露或者粉尘导致绝缘失效。引脚采用直插式设计，从壳体底部垂直引出，引脚间距是标准的PCB安装间距，在做PCB布局的时候不需要额外做转接固定，直接波峰焊就能完成固定，引脚的直径和伸出长度都符合常规通孔插装元件的规范，焊盘设计的时候按照引脚直径加0.2mm的孔径做就可以，不需要额外加大。

设计这类元件三维模型的时候，首先要确认的是安装边界，壳体的六个面都是平面，顶部没有凸起的标识或者结构，所以元件上方的留空只需要满足2mm的安全绝缘距离就可以，不需要预留操作空间。侧面的印字区域是凹陷的激光打标区，不会突出壳体表面，所以相邻元件之间的间距只要满足爬电距离要求就行，不用额外避让印字区域。底部引脚的伸出长度是3.2mm，刚好适配1.6mm厚度的常规FR4 PCB，焊接后引脚露出焊盘的长度控制在1mm左右，不会和背面的元件干涉。

实际应用里，这类电流互感器一般是串联在交流输入的火线上，主回路的导线从互感器中心穿过？不对，这个型号的是内置绕组的，引脚直接串在回路里，初级绕组的线径是按照额定电流设计的，我之前用的同规格型号额定电流是5A，变比2000:1，采样电阻选100Ω的话，满量程输出就是250mV，刚好匹配后端ADC的输入范围。做结构设计的时候要注意，这类互感器不能放在强磁场区域附近，比如不能和功率电感、主变压器离得太近，至少要留10mm以上的间距，避免外磁场干扰采样精度，模型里也能看到壳体没有做磁屏蔽层，所以布局的时候的磁隔离就靠结构间距来保证。

从安装方式来看，这个元件只有直插引脚固定，没有额外的安装孔，所以在振动等级比较高的场景，比如车载充电机里，焊接之后可以在元件和PCB之间点一点红胶固定，避免长期振动导致引脚脱焊，模型里壳体底部和PCB表面之间有0.5mm的间隙，刚好够点胶，不会因为间隙太小导致胶水流到引脚焊盘上影响焊接质量。壳体的边角都做了0.5mm的倒角，没有尖锐的棱角，在自动化插件的时候不会卡料，适合SMT+波峰焊的批量生产工艺，不需要人工插件。

另外要注意的是，这类灌封式互感器的耐热等级是B级，也就是最高工作温度130℃，在做热设计的时候，元件表面的温度不能超过这个值，因为它本身的功耗很低，一般只有几十毫瓦，主要的热源是周围的功率器件，所以布局的时候尽量把它放在离MOS管、整流桥这些发热器件远一点的位置，或者放在风道的上游，避免被热风直吹。模型的尺寸精度控制在0.1mm以内，导入PCB装配的时候不会出现干涉问题，引脚的位置度也符合插件机的精度要求，不需要做额外的位置修正。

在做充电机整机结构校核的时候，这个元件的高度是所有插装元件里比较高的，要确认它和上盖之间的距离，一般上盖内侧会贴绝缘麦拉片，所以元件顶部和麦拉片之间至少留1mm的间隙，避免装配的时候压到元件导致壳体开裂。我之前有个项目就是没注意这个间隙，试生产的时候上盖压到互感器顶部，导致灌封层出现细微裂纹，做温循测试的时候绝缘不合格，后来把元件位置挪了2mm才解决，所以建模的时候把外形尺寸做准确非常重要，能提前避免很多装配问题。