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GERY022 December 2024 AMC0106M05 , AMC0106M25 , AMC0136 , AMC0311D , AMC0311S , AMC0386 , AMC0386-Q1 , AMC1100 , AMC1106M05 , AMC1200 , AMC1200-Q1 , AMC1202 , AMC1203 , AMC1204 , AMC1211-Q1 , AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301 , AMC1301-Q1 , AMC1302-Q1 , AMC1303M2510 , AMC1304L25 , AMC1304M25 , AMC1305M25 , AMC1305M25-Q1 , AMC1306M05 , AMC1306M25 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC131M03 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1350 , AMC1350-Q1 , AMC23C12 , AMC3301 , AMC3330 , AMC3330-Q1

1
Einführung
Einführung in die isolierte Signalkette
1. Vergleich isolierter Verst?rker und isolierter Modulatoren
  1. Kurzfassung
  2. Einführung in isolierte Verst?rker
  3. Einführung in isolierte Modulatoren
  4. Leistungsvergleich zwischen isolierten Verst?rkern und isolierten Modulatoren
  5. Isolierte Modulatoren in Traktionsumrichtern
  6. Isolierte Verst?rker und Modulatoren, Empfehlungen
  7. Fazit
2. Die ersten Isolationsverst?rker von TI mit extrem breiten Luft- und Kriechstrecken
  1. Anwendungshinweis
Auswahlb?ume
Strommessung
1. Shunt-Widerstandsauswahl für isolierte Datenwandler
  1. 17
2. Designüberlegungen für die isolierte Strommessung
  1. 19
  2. Fazit
  3. Quellennachweise
  4. Verwandte Websites
3. Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und unsymmetrischem Ausgang
  1. 24
4. Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und Differenzausgang
  1. 26
5. Isolierte Strommessschaltung mit ±250?mV Eingangsbereich und unsymmetrischer Ausgangsspannung
  1. Designziele
  2. Designbeschreibung
  3. Designhinweise
  4. Designschritte
  5. Design-Simulationen
  6. DC-Simulationsergebnisse
  7. Ergebnisse der AC-Simulation im geschlossenen Regelkreis
  8. Ergebnisse der Transienten-Simulation
  9. Designreferenzen
  10. Design empfohlener isolierter Verst?rker
  11. Design Alternativer Isolierter Verst?rker
6. Isolierter Strommessschaltkreis mit ±250?mV-Eingang und Differenzausgang
  1. Designziele
  2. Designbeschreibung
  3. Designhinweise
  4. Designschritte
  5. Design-Simulationen
  6. DC-Simulationsergebnisse
  7. Ergebnisse der Closed-Loop-AC-Simulation
  8. Ergebnisse der Transienten-Simulation
  9. Designreferenzen
  10. Vorgestellte Operationsverst?rker
  11. Design alternativer Operationsverst?rker
7. Isolierter überstromschutzschaltkreis
  1. 52
8. Anschluss eines Differenzialausgangsverst?rkers (isoliert) an einen A/D-Wandler mit unsymmetrischem Eingang
  1. 54
9. Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
  1. Anwendungshinweis
10. Isolierte Strommessschaltung mit Frontend-Verst?rkungsstufe
  1. 58
11. Genauigkeitsvergleich von isolierten Shunt- und Geschlossener Regelkreis-Strommessungen
  1. 60
Spannungserfassung
EMI-Leistung
1. Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
2. Bew?hrte Methoden zur D?mpfung von EMI-St?rstrahlungen der AMC3301-Familie
  1. Kurzfassung
  2. Einführung
  3. Auswirkungen der Eingangsanschlüsse auf die Strahlungsemissionen der AMC3301-Familie
  4. D?mpfung der Strahlungsemissionen der AMC3301-Familie
    1. Ferritperlen und Gleichtaktdrosseln
    2. Leiterplatten-Schaltpl?ne und bew?hrte Methoden für das Layout für die AMC3301-Familie
  5. Verwendung mehrere AMC3301-Ger?te
    1. Bausteinausrichtung
    2. Bew?hrte Methoden für das Leiterplatten-Layout für mehrere AMC3301
  6. Fazit
  7. Tabelle der AMC3301-Familie
Endger?te
1. Vergleich von isolierten Shunt- und Hall-basierten Strommessl?sungen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
  1. 128
2. Designüberlegungen für die Strommessung in DC-EV-Ladeanwendungen
  1. Kurzfassung
  2. Einführung
    1. DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge
    2. Auswahl der Strommesstechnologie und ?quivalentes Modell
      1. Strommessung mit Shunt-basierter L?sung
      2. ?quivalenzmodell der Sensortechnologie
  3. Strommessung in AC/DC-Wandlern
    1. Grundlegende Hardware und Steuerungsbeschreibung von AC/DC
      1. AC Stromregelkreise
      2. Gleichspannungsregelkreis
    2. Punkt A und B – AC/DC AC-Phasenstrommessung
      1.        Auswirkungen der Bandbreite
        
                Station?re Zustandsanalyse: Grund- und Nulldurchgangs-Str?me
        
                Transientenanalyse: Sprungleistung und Spannungseinbruchverhalten
      2. Auswirkungen der Latenz
        
        Fehleranalyse: Kurzschluss im Stromnetz
      3.        Auswirkungen des Verst?rkungsfehlers
        
                Spannungsst?rung in AC/DC durch Verst?rkungsfehler
        
                AC/DC-Antwort auf durch Verst?rkungsfehler verursachte Stromversorgungsst?rung
      4. Auswirkungen des Offset
    3. Punkt C und D – AC/DC DC-Link-Strommessung
      1. Auswirkungen der Bandbreite auf die Feed-Forward-Leistung
      2. Auswirkungen der Latenz auf den Schutz der Leistungsschalter
      3. Auswirkungen des Verst?rkungsfehlers auf die Leistungsmessung
        
        Transientenanalyse: Feed Forward in Punkt D
      4. Auswirkungen des Offset
    4. Zusammenfassung der positiven und negativen Punkte an den Punkten A, B, C1/2 und D1/2 sowie Produktvorschl?ge
  4. Strommessung in DC/DC-Wandlern
    1. Grundlegendes Funktionsprinzip eines isolierten DC/DC-Wandlers mit Phasenverschiebungssteuerung
    2. Punkt E, F – DC/DC-Strommessung
      1. Auswirkungen der Bandbreite
      2. Auswirkungen des Verst?rkungsfehlers
      3. Auswirkung des Offsetfehlers
    3. Punkt G – DC/DC-Tankstrommessung
    4. Zusammenfassung der Sensorpunkte E, F, G und Produktvorschl?ge
  5. Fazit
  6. Quellennachweise
3. Verwendung isolierter Komparatoren zur Fehlererkennung in Elektromotorantrieben
4. Diskrete DESAT für optokompatible isolierte Gate-Treiber UCC23513 in Motorantrieben
  1. Kurzfassung
  2. Einführung
  3. Systemherausforderung bei isolierten Gate-Treibern mit integriertem DESAT
  4. Systemansatz mit UCC23513 und AMC23C11
    1. Systemübersicht und Schlüsselspezifikation
    2. Schaltplandesign
      1. Schaltplan
      2. Konfigurieren des VCE(DESAT)-Schwellenwerts und des DESAT-Bias-Strom
      3. DESAT-Ausblendzeit
      4. DESAT Deglitch-Filter
    3. Referenz-Platinenlayout
  5. Simulations- und Testergebnisse
    1. Simulationsschaltung und Ergebnisse
      1. Simulationsschaltung
      2. Simulationsergebnisse
    2. Testergebnisse mit 3-Phasen-IGBT-Inverter
      1. IGBT-Bremsprüfung
      2. Testergebnisse mit einem 3-Phasen-Inverter mit Phase-zu-Phase-Kurzschluss
  6. Zusammenfassung
  7. Quellennachweise
5. Isolierte Spannungserfassung in AC-Motorantrieben
  1. Einführung
  2. Fazit
  3. Quellennachweise
6. Hochleistungsf?hige isolierte Strom- und Spannungsmessung in Server-Netzteilen
  1. Anwendungshinweis
Zus?tzliche Referenzdesigns/Schaltkreise
1. Entwicklung einer Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung für einen isolierten Verst?rker
  1. Zusammenfassung
  2. Einführung
  3. Bootstrap StromversorgungenDesign
    1. Auswahl des Ladungspumpenkondensators
    2. Simulation in TINA-TI
    3. Hardware-Test mit AMC1311-Q1
  4. Zusammenfassung
  5. Referenz
2. Taktflankenverz?gerungskompensation mit isolierten Modulatoren Digitale Schnittstelle zu MCUs
  1. Zusammenfassung
  2. Einführung
  3. Design-Herausforderung durch Timing-Spezifikationen für digitale Schnittstellen
  4. Designansatz mit Taktflankenverz?gerungskompensation
  5. Test und Validierung
    1. Prüfausrüstung und Software
    2. Testen der Taktsignalkompensation mit softwarekonfigurierbarer Phasenverz?gerung
      1. Testeinrichtung
      2. Test-Messergebnisse
    3. Testen der Taktsignalkompensation durch Taktumkehr an der MCU
      1. Testeinrichtung
      2.        Test-Messergebnisse
        
                Testergebnis – Keine Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
        
                Testergebnis – Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
    4. Validierung des Timings digitaler Schnittstellen durch Berechnungstool
  6. Fazit
  7. Quellennachweise
3. Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
  1. Anwendungshinweis

Auswirkungen des Offset

Abbildung 75 zeigt das ?quivalenzmodell eines realen Stromsensors mit Offset. In dieser Studie wird der Stromsensor-Offset als fester Wert modelliert, der auf den vollen Messbereich normalisiert ist, siehe Gleichung 47.

Gleichung 47.

I_{O} = I_{M A X} δ_{O}

I₀ der absolute Offsetwert ist, der vom Sensor angezeigt wird
I_MAX das Maximum der Messskala ist
?₀ der Wert pro Einheit des bei der Messung eingeführten Offsetfehlers ist

Das Ziel der Stromregelkreise der AC/DC-Stufe besteht darin, die von der MCU erkannten Str?me unter Kontrolle zu halten, ohne die realen Str?me im System zu ermitteln. Wenn die Messung aufgrund eines Offsetfehlers nicht mit dem tats?chlichen Strom übereinstimmt, verursacht der Strom eine unerwünschte Leistungsst?rung im System, wie ausgedrückt wird mit Gleichung 48.

Gleichung 48.

{ΔP}_{O} = V [I_{O 1} \sin (ωt) + I_{O 2} \sin (ωt - \frac{2}{3} π) + I_{O 3} \sin (ωt + \frac{2}{3} π)]

ΔP_O die durch die Offsetfehler verursachte Leistungsst?rung als Funktion der Zeit ist
I_O1, I_O2, und I_O3 Offsetfehler jedes Stromsensors sind
V die Effektivspannung der Phase zum Neutralleiter ist
? die von der Netzfrequenz abgeleitete elektrische Pulsation ist

Die Leistungsst?rung ist im Gegensatz zum Verst?rkungsfehler keine Funktion der Leistungsumwandlung zwischen Wechselstrom- und Gleichstromstufe und tritt daher immer in allen Betriebsbedingungen auf. Dies spiegelt sich darin wider, dass die DC-Verbindung immer eine Spannungswelligkeit hat. Der Offset führt zu einer Leistungsst?rung im System mit einer Frequenz, die der Netzfrequenz entspricht. Wie bereits im Kapitel Verst?rkungsfehler erw?hnt, kann die DC-Bus-Spannungsschleife die vom Sensorpunkt auskommende Stromwelligkeit nicht vollst?ndig unterdrücken. Aus diesem Grund muss die Leistung des Regelkreises im Vergleich zur Strommessung simuliert werden. Simulationen wurden für den folgenden Anwendungsfall und die folgenden Annahmen durchgeführt:

DC-Bus-Spannung arbeitet mit der minimalen Nennspannung zur Maximierung der Welligkeitsspannung (650 V)
Maximaler Leistungsaustausch zwischen AC- und DC-Seite. Dies hat keine Auswirkungen auf das Ergebnis. Die Ergebnisse sind für den Zustand ohne Last die gleichen.
Offsetfehler definiert in Bezug auf die volle Messskala pro Einheit. Bei Verwendung eines Shunt-basierten Designs mit einem isolierten Baustein für ±50 mV betr?gt die maximale Skalierung ±32 A.
Offset für die drei Phasen, die angewendet werden, um das Worst-Case-Szenario zu erreichen, wie folgt: I_O1 = –I_O2 = –I_O3
Stromregelkreis-Bandbreite in allen Simulationen konstant gehalten (3 kHz)
AC-Filter mit dem Ziel, die THD des Stromnetzes bei einer Nennleistung von 3 % bei idealer Abtastung zu halten
Die Netzfrequenz betr?gt 50 Hz

Abbildung 91 zeigt die Simulationsergebnisse eines AC/DC-Wandlers, der mit verschiedenen Strommessungen und unterschiedlichen Offsetfehlern arbeitet.

Abbildung 91 DC-Link-Spannungswelligkeit über die Zeit mit DC-Link-Bandbreite und Offset-Fehler als Parameter

Beobachten Sie, ob am DC-Link eine Welligkeit von 50 Hz vorhanden ist, die durch die von der Strommessstufe eingespeiste Spannungswelligkeit mit einer Offsetspannung verursacht wird. Au?erdem ist der Mittelwert der Spannung in allen F?llen immer noch gleich, wenn dank des integrativen Teils der PI-Steuerung ein stabiler Zustand erreicht wird.

Der wichtige Zusammenhang zwischen der Welligkeit der DC-Link-Spannung und der Bandbreite der Spannungsregelung ist offensichtlich. Wenn die Bandbreite des Spannungsregelkreises hoch genug ist, versucht der Regelkreis , die Welligkeit der Spannung zu beseitigen, indem er die Stromschleifen schnell zu Lasten des Klirrfaktor zum Stromnetz steuert. Tats?chlich führt bei einer Bandbreite der Steuerung von 400 Hz, einem Offset von 1,4 % Offset-Fehler, zu einer Erh?hung des Klirrfaktor von 10 % (von 3 % auf 3,3 %). Wenn die Bandbreite der Spannungsschleife hingegen nicht hoch ist, ist die Schwankung in der DC-Verbindung sehr hoch, weil die Spannungsschleife diese Schwankungen nicht unterdrücken will, aber diesmal keine Oberschwingungen mehr ins Netz einspeist. Beachten Sie jedoch, dass eine Spannungswelligkeit im DC-Link zu einer Stromwelligkeit der Batterie führen kann, die nicht toleriert werden kann. Au?erdem ist die Leistung des Sprungeinschwingverhaltens ziemlich schlecht, wenn die Spannungsbandbreite erheblich reduziert wird.

Zusammenfassend l?sst sich sagen, dass ein Stromsensor im Schaltknotenpunkt mit einem Offsetfehler von 1,4 % zu einer Erh?hung des Netzstrom-THD von mehr als 10 % führen kann.