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
- Auswahlb?ume
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Strommessung
- Shunt-Widerstandsauswahl für isolierte Datenwandler
- Designüberlegungen für die isolierte Strommessung
- Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und unsymmetrischem Ausgang
- Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und Differenzausgang
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Isolierte Strommessschaltung mit ±250?mV Eingangsbereich und unsymmetrischer Ausgangsspannung
- Designziele
- Designbeschreibung
- Designhinweise
- Designschritte
- Design-Simulationen
- DC-Simulationsergebnisse
- Ergebnisse der AC-Simulation im geschlossenen Regelkreis
- Ergebnisse der Transienten-Simulation
- Designreferenzen
- Design empfohlener isolierter Verst?rker
- Design Alternativer Isolierter Verst?rker
- Isolierter Strommessschaltkreis mit ±250?mV-Eingang und Differenzausgang
- Isolierter überstromschutzschaltkreis
- Anschluss eines Differenzialausgangsverst?rkers (isoliert) an einen A/D-Wandler mit unsymmetrischem Eingang
- Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
- Isolierte Strommessschaltung mit Frontend-Verst?rkungsstufe
- Genauigkeitsvergleich von isolierten Shunt- und Geschlossener Regelkreis-Strommessungen
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Spannungserfassung
- Maximieren Sie die Leistungswandlung und die Wirksamkeit der Motorsteuerung durch isolierte Spannungserfassung
- H?here Genauigkeit und Leistung mit integrierten isolierten Verst?rkern und Modulatoren mit Hochspannungswiderstand
- Isolierte Verst?rker mit differenziellen, unsymmetrischen Festverst?rkern und ratiometrischen Ausg?ngen für Spannungssensoranwendungen
- Isolierte Spannungsmessschaltung mit ±250?mV-Eingang und Differenzausgang
- Split-Tap-Verbindung für isolierte Line-to-Line-Spannungsmessung mit AMC3330
- ±12 V-Spannungssensorschaltung mit isoliertem Verst?rker und pseudo-differenziellem Eingang SAR-ADC
- ±12 V-Spannungssensorschaltung mit isoliertem Verst?rker und SAR-ADC mit Differenzeingang
- Isolierter Schaltkreis zur Erkennung von Unter- und überspannung
- Isolierter Nulldurchgangsschaltkreis
- Isolierter Spannungssensorschaltkreis mit ±480?V und Differenzausgang
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EMI-Leistung
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Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
- Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
- Einführung
- Aktuelle Generation von isolierten Verst?rkern von Texas Instruments Strahlungsemissionenleistung
- Frühere Generationen von isolierten Verst?rkern von Texas Instruments strahlen St?rstrahlungsleistung aus
- Fazit
- Quellennachweise
- Bew?hrte Methoden zur D?mpfung von EMI-St?rstrahlungen der AMC3301-Familie
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Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
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Endger?te
- Vergleich von isolierten Shunt- und Hall-basierten Strommessl?sungen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
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Designüberlegungen für die Strommessung in DC-EV-Ladeanwendungen
- Kurzfassung
- Einführung
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Strommessung in AC/DC-Wandlern
- Grundlegende Hardware und Steuerungsbeschreibung von AC/DC
- Punkt A und B – AC/DC AC-Phasenstrommessung
- Punkt C und D – AC/DC DC-Link-Strommessung
- Zusammenfassung der positiven und negativen Punkte an den Punkten A, B, C1/2 und D1/2 sowie Produktvorschl?ge
- Strommessung in DC/DC-Wandlern
- Fazit
- Quellennachweise
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Verwendung isolierter Komparatoren zur Fehlererkennung in Elektromotorantrieben
- Einführung
- Einführung in Elektromotorantriebe
- Verst?ndnis von Fehlerereignissen in Elektromotorantrieben
- Zuverl?ssige Erkennung und Schutz in Elektromotorantrieben
- Anwendungsfall Nr. 1: Bidirektionale Phasenüberstromerkennung
- Anwendungsfall Nr. 2: DC+-überstromerkennung
- Anwendungsfall Nr. 3: DC–überstrom- oder Kurzschlusserkennung
- Anwendungsfall Nr. 4: DC-Link (DC+ zu DC-) überspannungs- und Unterspannungserkennung
- Anwendungsfall Nr. 5: übertemperaturerkennung des IGBT-Moduls
- Diskrete DESAT für optokompatible isolierte Gate-Treiber UCC23513 in Motorantrieben
- Isolierte Spannungserfassung in AC-Motorantrieben
- Hochleistungsf?hige isolierte Strom- und Spannungsmessung in Server-Netzteilen
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Zus?tzliche Referenzdesigns/Schaltkreise
- Entwicklung einer Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung für einen isolierten Verst?rker
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Taktflankenverz?gerungskompensation mit isolierten Modulatoren Digitale Schnittstelle zu MCUs
- Zusammenfassung
- Einführung
- Design-Herausforderung durch Timing-Spezifikationen für digitale Schnittstellen
- Designansatz mit Taktflankenverz?gerungskompensation
- Test und Validierung
- Fazit
- Quellennachweise
- Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
Einführung
Verschiedene Industrie- und Automobilanwendungen wie On-Board-Ladeger?te, Solarwechselrichter, DC-Ladestationen (S?ulen), Stromwandlungssystemeund Motorantriebe erfordern eine Isolierung, um die digitale Schaltung vor dem Hochspannungskreis zu schützen, der eine Messung durchführt. Zwei M?glichkeiten zur Durchführung der isolierten Strommessung für diese Anwendungen sind isolierte Shunt-basierte und magnetische (Hall- oder Flux-Gate) basierte Sensorik. In diesem Dokument wird der isolierte Verst?rker Texas Instruments AMC3302 mit einzelner Stromversorgung mit einem beliebten Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis verglichen (CLCS).
Technologie-übersicht
Abbildung 24 Isolierte shunt-basierte Strommessung. Bei der isolierten Shunt-basierten Strommessung wird die Spannung an einem pr?zisen Inline-Widerstand, dem so genannten Shunt-Widerstand, gemessen.Der Shunt-Widerstand muss sehr genau sein, damit die erwartete Spannung für den gelieferten Strom erzeugt wird, da jede Variation des erwarteten Widerstands direkt zu einem Verst?rkungsfehler beitr?gt. Der Vorteil der Shunt-basierten Strommessung besteht darin, dass sie branchenführende Genauigkeit, Immunit?t gegen magnetische St?rungen, Skalierbarkeit und geringe Gr??e erm?glicht.
Abbildung 25 Hall-Basierter Sensor Mit Geschlossenem Regelkreis. Der CLCS verwendet einen Magnetkern zur Messung des Magnetfelds, das von dem Strom erzeugt wird, der durch den Prim?rleiter l?uft. Das im CLCS enthaltene Magnetfeld-Sensorelement wird dazu verwendet, einen Kompensationsstrom bereitzustellen, der auf den Magnetkern angelegt wird. Dieser Kompensationsstrom erzeugt einen Fluss von gleicher Gr??e, jedoch in die entgegengesetzte Richtung des vom Prim?rleiter erzeugten Flusses. Dadurch wird ein Fluss von Null gemessen. Magnetische Strommessung ist anf?llig für magnetische Interferenzen, die sich auf die Offset- und Linearit?tsleistung des Bausteins auswirken k?nnen.Weitere Informationen zum Vergleich der beiden Technologien finden Sie hier.
Test-Einrichtung
Abbildung 26 AMC3302 Blockschaltbild der Schaltkreis- und CLCS-Test-Einrichtung. Es wurde eine Testeinrichtung erstellt, um die Leistung dieser beiden Technologien direkt zu vergleichen. Daten wurden mit einer Gleichstromquelle, einer elektronischen Last und digitalen Multimetern für eine +/–85 A-fache Prim?rstromansteuerung bei drei verschiedenen Temperaturen – 40 °C, 25 °C und 85 °C – erfasst. Alle Messungen wurden gem?? IEEE488 automatisiert.Bitte beachten Sie, dass der für die AMC3302-Schaltkreismessung verwendete 500 μΩ Shunt 1 und der für die Kontrollmessung verwendete 500 μΩ Shunt 2 keinen ?nderungen der Umgebungstemperatur unterzogen wurden, weshalb der Shunt-Temperaturdrift-Fehler nicht in dieser Analyse berücksichtigt wird. Beide Shunts sind für eine Toleranz von ±0,25 %, einen Temperaturkoeffizienten von ±15 ppm/ °C und eine Verlustleistung von 20 W ausgelegt.
Abbildung 27 AMC3302 Schaltplan.
Der nachstehende Schaltplan zeigt die AMC3302 - und TLV6002- Schaltung, die für den Genauigkeitsvergleich verwendet werden. Kanal 1 des TLV6002 wurde verwendet, um eine über einen Widerstandsteiler erzeugte Referenzspannung zu puffern, w?hrend der Differenzausgang des AMC3302 über Kanal 2 von differenziell auf unsymmetrisch umgewandelt wurde. Somit hat der AMC3302-Schaltkreis eine identische Schnittstelle wie der CLCS; VDD, GND, VREF und VOUT.
Abbildung 28 AMC3302 Leiterplatte.
Unten sehen Sie die AMC3302-Leiterplatte (PCB). Die Leiterplatte wurde so konzipiert, dass die AMC3302-Schaltung auf dieselbe x-/y-Fl?che wie der CLCS passt, 13,4 mm x 21,9 mm. Die AMC3302-Platine ist in Bezug auf die H?he viel kleiner; 2,6 mm im Vergleich zu 16 mm beim CLCS, eine Reduzierung der H?he um 84 %.
Genauigkeitsvergleich
Abbildung 6 zeigt die Genauigkeitsergebnisse für die +/–85 A-Prim?rstromabtastung über die Temperatur in Bezug auf Fehler als Prozentsatz des Vollausschlags nach einer 25 °C-Offset-Kalibrierung. Die Ergebnisse der AMC3302-Schaltung werden in Rott?nen und der CLCS in Blau angezeigt. Die AMC3302-Schaltung arbeitet sehr genau über den gesamten Strom- und Temperaturbereich ohne Verst?rkungskalibrierung, besser als 0,1 %. Der CLCS weist im Vergleich zur AMC3302-Schaltung eine schlechtere Verst?rkungsfehler-Drift und Linearit?tsleistung auf, was zu einem Gesamtfehler von mehr als 0,5 % führt. Die AMC3302-Schaltung bietet eine Genauigkeitsverbesserung von mehr als 5x im Vergleich zum CLCS über den gesamten Strom- und Temperaturbereich.
Abbildung 29 Genauigkeitsvergleich für AMC3302-Schaltungen und Stromsensoren im geschlossenen Regelkreis nach Offset-Kalibrierung. Unten ist eine Vergleichstabelle der absoluten maximalen Fehler dargestellt.
|
Temperatur |
40 °C |
25 °C |
85 °C |
|---|---|---|---|
|
AMC3302 Schaltkreis |
-0,077 % |
-0,029 % |
0,035 % |
|
CLCS |
-0,356 % |
-0,492 % |
-0,573 % |
Fazit
Die nachstehende Tabelle fasst den Vergleich der AMC3302-Schaltung und des CLCS zusammen. Bei Systemen, die eine branchenführende Genauigkeit erfordern, bietet die AMC3302-Schaltung einen klaren Vorteil im Vergleich zum CLCS. Die Gr??e der AMC3302-Schaltung, die für diesen Vergleich verwendet wird, ist gleich gro? in Bezug auf x- und y-Abmessungen, und zeigt einen klaren Vorteil in Bezug auf die H?he, z. Der AMC3302-Schaltkreis bietet au?erdem Immunit?t gegen magnetische St?rungen und Skalierbarkeit.
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AMC3302 Schaltkreis |
CLCS |
|
|---|---|---|
|
Genauigkeit |
++ |
+ |
|
Gr??e |
+ |
– |
|
Magnetische Immunit?t |
++ |
-- |
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Skalierbarkeit |
++ |
– |
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Einfaches Design |
+ |
++ |