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
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- 引言
- 隔離式信號鏈簡介
- 選擇樹
- 電流檢測
- 電壓感測
- EMI 性能
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終端設備
- 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解決方案
- 直流電動汽車充電應用中電流檢測的設計注意事項
- 在電機驅動器中使用隔離比較器進行故障檢測
- 在電機驅動器的 UCC23513 光兼容隔離式柵極驅動器中實現(xiàn)分立式 DESAT
- 交流電機驅動器中的隔離式電壓檢測
- 在服務器 PSU 中實現(xiàn)高性能隔離式電流和電壓檢測
- 其他參考設計/電路
應用簡報
互聯(lián)網內容提供商、通信服務提供商以及眾多消費者和企業(yè)實體對云技術的需求不斷增長，因此對數據中心產生了強勁需求。這些數據中心服務器中的配電網絡（從前端功率因數校正 (PFC) 級到直流/直流級）必須滿足高效率和功率密度標準。
美國電力研究院 (EPRI) 與 ECOS 咨詢公司合作制定了一項稱為 80 PLUS 的認證標準，旨在促進數據中心服務器電源單元 (PSU) 的高效能源使用。服務器 PSU 可以根據其在額定負載和功率因數 (PF) 水平下的能效表現(xiàn)，獲得眾多 80 Plus 認證之一，例如金級、鉑金級等。
了解鈦金級標準要求
表 19、表 20 和 表 21 中分別顯示了 80 Plus 鈦金級標準的效率、PF 和電流總諧波失真 (iTHD) 要求。
| 115V 內部非冗余 | 230V 內部冗余 | 230V EU 內部非冗余 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 額定負載 | ||||||||||||
| 10% | 20% | 50% | 100% | 10% | 20% | 50% | 100% | 10% | 20% | 50% | 100% | |
| 鈦金級效率 | 90% | 92% | 94% | 90% | 90% | 94% | 96% | 91% | 90% | 94% | 96% | 94% |
| 輸出功率 | 10% | 20% | 50% | 100% |
| 功率因數 | > 0.90 | > 0.96 | > 0.98 | > 0.99 |
| 輸出功率 | > 5% 且 ≤10% | > 10% 且 < 20% | ≥ 20% | ≥ 40% | ≥ 50% |
| iTHD | < 20 % | < 15 % | < 10 % | ≤ 8% | ≤ 5% |
高效服務器 PSU 實施
圖 134 展示了具有 PFC 和直流/直流級的服務器電源實現(xiàn)方案。非隔離式 PFC 級確保整流后的線電流跟隨整流后的線電壓。該前端 PFC 級形成一個具有相對較大紋波的中間直流總線。然后，隔離式直流/直流級提供電氣隔離和經過良好調節(jié)且輸出電流紋波最小的輸出電壓。
圖 134 具有 PFC 和直流/直流級的服務器電源實施為了實現(xiàn)最高效率，功率因數應接近 1。高效的 PFC 由具有電壓和電流控制反饋環(huán)路的單相圖騰柱無橋拓撲實現(xiàn)。電壓反饋環(huán)路用于將 PFC 總線電壓調節(jié)至預選值，而電流反饋環(huán)路則調節(jié)總平均電感電流。電流環(huán)路需要高測量精度和高帶寬，以滿足鈦金級標準的效率、PF 和 iTHD 要求。電流和電壓檢測反饋路徑可能需要也可能不需要隔離，具體取決于 MCU 的架構和位置。
服務器 PSU 中的隔離式高性能電流和電壓檢測
基于分流器的電流測量是在電流反饋環(huán)路中實現(xiàn)高精度水平和高帶寬的優(yōu)選方案。與開環(huán)霍爾效應電流傳感器相比，基于分流器的解決方案具有更高的精度、更低的溫度漂移和更高的帶寬。閉環(huán)霍爾傳感器模塊也可以作為一種替代方案，但為了達到所需的性能，它們的成本遠高于基于分流器的解決方案。
與增強型隔離式放大器（例如具有 ±250mV 輸入范圍的 AMC3301 或具有 ±50mV 輸入范圍的 AMC3302）配合使用的分流電阻器，可以使用單電源運行，提供高達 300kHz 的帶寬，是一種簡單且易于實施的、基于分流器的高精度隔離式電流檢測解決方案。這些產品包括完全集成的直流/直流轉換器，無需在電流測量側供電。對于電壓測量，電阻分壓器網絡后跟 AMC3330 等增強型隔離式放大器（±1V 輸入范圍）可實現(xiàn)非常精確的隔離式電壓檢測。圖 135 和圖 136 分別顯示了 AMC3301 和 AMC3330 的功能方框圖。
圖 135 AMC3301 方框圖
圖 136 AMC3330 方框圖結語
隨著服務器 PSU 制造商努力實現(xiàn)鈦金級標準認證的趨勢增加，AMC33xx 系列產品可提供高性能、低成本且易于實施的隔離式電流和電壓檢測解決方案。
資源
- 德州儀器 (TI)，隔離式放大器和調制器 TI 培訓和視頻
- 德州儀器 (TI)，比較隔離式放大器和隔離式調制器 白皮書
- 德州儀器 (Ti)，比較板載充電器和直流/直流轉換器中基于分流器和基于霍爾效應的電流檢測解決方案 白皮書
- 德州儀器 (TI)，隔離式分流器和閉環(huán)電流檢測的精度比較 應用簡報