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ZHCAEP1A October 2024 – December 2024 AMC0380D-Q1 , AMC0381D-Q1 , AMC0386-Q1

2.4 完全集成電阻與附加外部電阻示例

在車載充電器 (OBC) 應(yīng)用中，精確的電壓測量和溫度范圍內(nèi)的性能穩(wěn)定至關(guān)重要。要使電池在使用數(shù)年后仍可完全充滿電，必須實(shí)現(xiàn)電池的完全充電狀態(tài)。Ergo、更高精度和低使用壽命漂移直接有助于這些系統(tǒng)的持續(xù)成功。這些原則也可以擴(kuò)展到其他混合動力汽車、能源基礎(chǔ)設(shè)施和電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。

一些應(yīng)用也可以考慮添加外部電阻來手動調(diào)整內(nèi)部電阻分壓器的增益。這是可行的；但需要注意的是，這會重新引入在使用集成電阻器件時幾乎可以避免的溫度漂移和增益誤差。借助集成電阻，高壓和低壓電阻的增益漂移可以朝同一方向漂移，并在溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，實(shí)際微乎其微。當(dāng)引入一個外部電阻 R_EXT 時，在最壞情況下，內(nèi)部電阻和 R_EXT 的增益漂移會朝相反方向變化并對系統(tǒng)增加二次誤差。例如，如果用戶希望在 1000V 器件上檢測 1200V 電壓，該用戶可以考慮以下演示：

圖 2-7 增益誤差電阻分壓器變化原理圖

案例 1：在 1000V 器件上檢測 1000V (AMC0381R10)：

對于 1000V 器件：R_HV = 12.5MΩ；R_SNS = 12.5kΩ

集成電阻容差為 ±20%。高壓和低壓電阻 R_HV 和 R_SNS 朝相同方向漂移。

SNSP 引腳上的標(biāo)稱電阻分壓器電壓：

方程式 5.

V_{N O M} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S}}{R_{H V} + R_{S N S}}

方程式 6.

V_{N O M} = 1000 V \times \frac{12.5 k Ω}{12.5 M Ω + 12.5 k Ω} = 0.999 V

SNSP 引腳上的最大電阻分壓器電壓：

方程式 7.

V_{M A X} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S + 20 %}}{R_{H V + 20 %} + R_{S N S + 20 %}}

方程式 8.

V_{M A X} = 1000 V \times \frac{15.0 k Ω}{15.0 M Ω + 15.0 k Ω} = 0.999 V

輸出基準(zhǔn)增益誤差：

方程式 9.

V_{G A I N ? E R R O R O U T P U T} = (V_{M A X} - V_{N O M}) \times V_{O U T P U T}

方程式 10.

V_{G A I N ? E R R O R O U T P U T} = (0.999 V - 0.999 V) \times 2 V = 0 V

方程式 11.

G a i n E r r o r % = \frac{V_{M A X} - V_{N O M}}{V_{N O M}} \times 100

方程式 12.

G a i n E r r o r % ? = \frac{0.999 V - 0.999 V}{0.999 V} \times 100 = 0 %

如果未能充分?jǐn)U大滿量程輸入范圍，則會導(dǎo)致失調(diào)電壓誤差，進(jìn)而造成更大的滿量程誤差。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱隔離式電壓檢測計(jì)算器。

案例 2：使用 1000V 器件 (AMC0381R10) 檢測 1200V：

對于 1000V 器件：R_HV = 12.5MΩ；R_SNS = 12.5kΩ

該設(shè)計(jì)需要在 SNSP 和 AGND 之間包含一個外部電阻 R_EXT。這可能會對系統(tǒng)造成二次誤差，因此不建議這樣做。不得超過器件的絕對最大額定值。

方程式 13.

\frac{R_{E X T} ∥ 12.5 k Ω}{12.5 M Ω + ? R_{E X T} ∥ 12.5 k Ω} = \frac{1}{1200}

方程式 14.

R_{E X T} = 62.8 k Ω

集成電阻的容差為 ±20%，外部電阻的容差為 0.1%。在最壞情況下，R_EXT 的漂移方向可能會與 R_HV 和 R_SNS 相反。

SNSP 引腳上帶外部電阻的標(biāo)稱電阻分壓器電壓：

方程式 15.

V_{N O M} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S} ∥ R_{E X T}}{R_{H V} + R_{S N S} ∥ R_{E X T}}

方程式 16.

R_{S N S} ∥ R_{E X T} = \frac{12.5 k Ω \times 62.8 k Ω}{12.5 k Ω + 62.8 k Ω} = 10.4 k Ω

方程式 17.

V_{N O M} = 1200 V \times \frac{10.4 k Ω}{12.5 M Ω + 10.4 k Ω} = 1.00 V

SNSP 引腳上帶外部電阻的最大電阻分壓器電壓：

方程式 18.

V_{M A X} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %}}{R_{H V - 20 %} + R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %}}

方程式 19.

R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %} = \frac{10.0 k Ω \times 62.9 k Ω}{10.0 k Ω + 62.9 k Ω} = 8.63 k Ω

方程式 20.

V_{M A X} = 1200 V \times \frac{8.63 k Ω}{10.0 M Ω + 8.63 k Ω} = 1.03 V

輸出基準(zhǔn)增益誤差：

方程式 21.

V_{G A I N ? E R R O R O U T P U T} = (1.03 V - 1.00 V) \times 2 V = 0.069 V

方程式 22.

G a i n E r r o r % ? = \frac{1.03 V - 1.00 V}{1.00 V} \times 100 = 3.44 %

按原樣使用集成電阻器件不會引入任何可測量到的增益漂移。添加一個外部電阻來手動調(diào)節(jié)這些器件的增益可能會引入額外誤差，最壞情況下會對總系統(tǒng)誤差增加 3.44% 的增益漂移誤差，因此不建議這樣做。