ZHCY211 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
- 引言
- 隔離式信號(hào)鏈簡(jiǎn)介
- 選擇樹
-
電流檢測(cè)
- 隔離式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的分流電阻選型
- 隔離式電流檢測(cè)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
- 具有 ±50mV 輸入和單端輸出的隔離式電流檢測(cè)電路
- 具有 ±50mV 輸入和差分輸出的隔離式電流檢測(cè)電路
- 具有 ±250mV 輸入范圍和單端輸出電壓的隔離式電流檢測(cè)電路
- 具有 ±250mV 輸入和差分輸出的隔離式電流測(cè)量電路
- 隔離式過流保護(hù)電路
- 將差分輸出（隔離式）放大器連接到單端輸入 ADC
- 利用 AMC3311 為 AMC23C11 供電以實(shí)現(xiàn)隔離式檢測(cè)和故障檢測(cè)
- 具有前端增益級(jí)的隔離式電流檢測(cè)電路
- 隔離式分流器和閉環(huán)電流檢測(cè)的精度比較
-
電壓感測(cè)
- 利用隔離式電壓檢測(cè)充分提高功率轉(zhuǎn)換和電機(jī)控制效率
- 借助集成高壓電阻隔離式放大器和調(diào)制器提高精度和性能
- 適用于電壓檢測(cè)應(yīng)用且具有差分輸出、單端固定增益輸出和單端比例式輸出的隔離式放大器
- 具有 ±250mV 輸入和差分輸出的隔離式電壓測(cè)量電路
- 使用 AMC3330 進(jìn)行線間隔離式電壓測(cè)量的分接抽頭連接
- 具有隔離放大器和偽差分輸入 SAR ADC 的 ±12V 電壓檢測(cè)電路
- 具有隔離式放大器和差分輸入 SAR ADC 的 ±12V 電壓檢測(cè)電路
- 隔離式欠壓和過壓檢測(cè)電路
- 隔離式過零檢測(cè)電路
- 具有差分輸出的 ±480V 隔離式電壓檢測(cè)電路
- EMI 性能
-
終端設(shè)備
- 比較 HEV/EV 中基于采樣電阻和基于霍爾傳感器的隔離式電流檢測(cè)解決方案
- 直流電動(dòng)汽車充電應(yīng)用中電流檢測(cè)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
- 在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中使用隔離比較器進(jìn)行故障檢測(cè)
- 在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的 UCC23513 光兼容隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)分立式 DESAT
- 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的隔離式電壓檢測(cè)
- 在服務(wù)器 PSU 中實(shí)現(xiàn)高性能隔離式電流和電壓檢測(cè)
-
其他參考設(shè)計(jì)/電路
- 為隔離式放大器設(shè)計(jì)自舉電荷泵電源
- 隔離式調(diào)制器與 MCU 之間的數(shù)字接口的時(shí)鐘邊沿延遲補(bǔ)償
- 利用 AMC3311 為 AMC23C11 供電以實(shí)現(xiàn)隔離式檢測(cè)和故障檢測(cè)
引言
汽車和工業(yè)終端設(shè)備（如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、串式逆變器和車載充電器）在高電壓下運(yùn)行，而人直接碰觸到高電壓時(shí)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。隔離式電壓測(cè)量可幫助優(yōu)化運(yùn)行，并保護(hù)人員安全，避免他們碰到執(zhí)行某種功能的高壓電路。
隔離式放大器專為高性能而設(shè)計(jì)，用于跨隔離柵傳輸電壓測(cè)量數(shù)據(jù)。隔離式放大器的選型標(biāo)準(zhǔn)包括隔離規(guī)格、輸入電壓范圍、精度要求以及高壓側(cè)供電方式（通常受應(yīng)用的測(cè)量位置影響）。
本文通過說明如何評(píng)估交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器終端設(shè)備中三種常見的電壓測(cè)量過程，為選擇適當(dāng)?shù)母綦x式放大器提供指導(dǎo)。
第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是要求的隔離規(guī)格；[1] 說明了相關(guān)的隔離規(guī)定。德州儀器 (TI) 的隔離式放大器和調(diào)制器通常根據(jù)器件級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如德國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) (DIN)、德國電氣工程師協(xié)會(huì) (VDE) 0884-17、DIN 歐洲標(biāo)準(zhǔn) (EN) 國際電工委員會(huì) (IEC) 60747-17 和美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室 (UL) 1577，經(jīng)認(rèn)證列于基礎(chǔ)型或增強(qiáng)型隔離等級(jí)。有關(guān)其他信息，請(qǐng)參閱器件特定數(shù)據(jù)表和 [2]。
輸入電壓范圍、精度要求和高壓側(cè)供電方式的選擇取決于應(yīng)用中電壓節(jié)點(diǎn)的測(cè)量位置。圖 130 是交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化方框圖，其中包括用于電壓測(cè)量的三個(gè)常用位置：左邊是交流電源，中間是直流鏈路，右邊是電機(jī)相位。隔離式放大器精度高且易于使用，很適合用于這類測(cè)量。
圖 130 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用。如圖 130 左側(cè)所示，交流電源輸入通常作為三相中心接地電源系統(tǒng)，具有 120VRMS/208VRMS（美國）和 230VRMS/400VRMS（歐洲）電壓。此電壓測(cè)量所需的精度通常不高，而且并不是必需的。如果您要測(cè)量交流電源，請(qǐng)考慮具有雙極高阻抗輸入的器件，如 TI 的 AMC1350 或 AMC3330。在相對(duì)于中性點(diǎn)電壓測(cè)量三相交流電壓時(shí)，可以將單個(gè)隔離式電源用于執(zhí)行測(cè)量的所有三個(gè)隔離式放大器。在相間測(cè)量三相交流電壓時(shí)，請(qǐng)考慮使用帶有集成直流/直流轉(zhuǎn)換器的器件，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。圖 131 顯示了相應(yīng)的 AMC3330 電路圖。
圖 131 具有內(nèi)部直流/直流轉(zhuǎn)換器的 AMC3330 隔離式放大器。要計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的脈寬調(diào)制 (PWM) 占空比，通常需要測(cè)量圖 130 中間顯示的直流鏈路電壓，且精度為 1% 或以上。
在制動(dòng)操作期間，直流鏈路電壓增加，需要主動(dòng)限制此電壓，以保護(hù)功率級(jí)，例如通過啟用再生制動(dòng)提供保護(hù)。低延遲測(cè)量能夠?qū)^壓事件更快做出響應(yīng)，并使系統(tǒng)在更接近其硬件極限的情況下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)裕量和更低的系統(tǒng)成本。直流鏈路電容通常為幾百 μF，要在維修設(shè)備前確定直流鏈路電容是否已適當(dāng)放電至安全水平，需要在低電壓 (<100V) 下進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。此外，高分辨率交流紋波測(cè)量可以測(cè)量連接的交流電源中的相位檢測(cè)損耗，可能無需進(jìn)行單獨(dú)的電網(wǎng)側(cè)相位測(cè)量。紋波電壓的頻率是：在 60Hz 三相電源電壓下為 360Hz，或在 50Hz 三相電源電壓下為 300Hz，因?yàn)橛辛鶄€(gè)半波進(jìn)行整流。在低負(fù)載下（當(dāng)電機(jī)未在旋轉(zhuǎn)時(shí)），紋波電壓幅度會(huì)很低；因此，您可能需使用調(diào)制器來進(jìn)行超高分辨率測(cè)量。有關(guān)隔離式放大器和隔離式調(diào)制器的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 [3]。具有單極輸入范圍的隔離式放大器（如 TI 的 AMC1351（0 到 5V 輸入范圍）或 AMC1311（0 到 2V 輸入范圍））專為直流鏈路電壓測(cè)量設(shè)計(jì)。它們需要以 DC– 為基準(zhǔn)的本地電源為高壓側(cè)供電，例如圖 132 顯示的隔離式變壓器電路。替代方法是使用帶有集成直流/直流轉(zhuǎn)換器的器件，如 AMC3330。
圖 132 AMC1311 隔離式放大器與分立式隔離變壓器電路。基于直流鏈路測(cè)量和 PWM 占空比來測(cè)量實(shí)際相電壓而不是估計(jì)相電壓，能夠進(jìn)一步改進(jìn)無傳感器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的性能。直接測(cè)量相電壓可提供更加精確的結(jié)果，因?yàn)檫@包括系統(tǒng)中的所有損耗以及 PWM 死區(qū)時(shí)間失真的影響。一種方法是測(cè)量相對(duì)于 DC- 軌的所有三個(gè)相位，使用三個(gè)單極輸入隔離式放大器和單個(gè)隔離式電源（如圖 132 所示）為所有三個(gè)隔離式放大器的高側(cè)供電。
節(jié)省硬件成本的替代方法是僅測(cè)量兩個(gè)相間電壓并計(jì)算第三個(gè)電壓。此方法僅需要兩個(gè)具有雙極輸入范圍的隔離式放大器，并盡可能減少了固件側(cè)的額外工作。兩次測(cè)量相對(duì)于其中一個(gè)相電壓進(jìn)行，這需要通過頂部絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 的高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)電源為隔離式放大器供電，如圖 133 所示。帶有內(nèi)部直流/直流轉(zhuǎn)換器的器件（如 AMC3330）大大簡(jiǎn)化了電路，可節(jié)省更多空間并提高系統(tǒng)效率。
圖 133 帶有浮動(dòng)電源的 AMC1350 隔離式放大器。對(duì)于每種電壓測(cè)量，電阻分壓器必須降低高壓節(jié)點(diǎn)的電壓，以匹配隔離式放大器的輸入范圍 [4]。在設(shè)計(jì)電阻分壓器電路時(shí)，存在三種常見挑戰(zhàn)：
- 從隔離式放大器流動(dòng)到檢測(cè)電阻的輸入偏置電流會(huì)產(chǎn)生失調(diào)電壓誤差。
- 檢測(cè)電阻與隔離式放大器的輸入阻抗并聯(lián)，降低有效檢測(cè)電阻并產(chǎn)生增益誤差。此外，隔離式放大器的輸入阻抗由于工藝變化，在器件之間會(huì)有 ±20% 的偏差，如果未予說明，會(huì)顯示為增益誤差。
- 電阻分壓器和隔離式放大器的輸入阻抗都存在溫漂。
從 TI 的隔離式電壓檢測(cè)放大器系列中選擇具有高輸入阻抗且輸入偏置電流可忽略不計(jì)的器件，可以顯著減少攻克上述挑戰(zhàn)所需的工作量；不過，可以使用具有輸入偏置電流的低輸入阻抗隔離式放大器來設(shè)計(jì)高精度電壓測(cè)量電路 [5]。
具有較寬輸入范圍的隔離式放大器對(duì)于輸入噪聲的敏感度較低，在低輸入電平下可提供較高精度。不過，輸入電壓較高的器件通常具有較低的輸入阻抗（如表 1 所示），并且需要增益校準(zhǔn)才能達(dá)到較高的精度水平。高阻抗輸入器件提供較高的未校準(zhǔn)精度，并可減少設(shè)計(jì)工作量。要詳細(xì)了解如何比較 TI 隔離式放大器的數(shù)據(jù)表精度與典型和最大誤差計(jì)算，請(qǐng)參閱 [6]。