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
- 終端設備
- 其他參考設計/電路
引言
車載充電器、光伏逆變器、直流充電（樁）站、電源轉換系統和電機驅動等多種工業和汽車應用都需要進行隔離，以保護數字電路免受執行測量的高壓電路的影響。為這些應用實現隔離式電流檢測的兩種方法是基于分流器的隔離式檢測和基于磁（霍爾或磁通門）的檢測。本文檔比較了德州儀器 (TI) 的 AMC3302 單電源隔離式放大器與常用的閉環電流傳感器 (CLCS)。
技術概述
圖 24 基于分流器的隔離式電流檢測. 基于分流器的隔離式電流檢測的原理是測量精密直列式電阻（稱為分流電阻）兩端的電壓。分流電阻必須非常精確，以便生成所提供電流的預期電壓，因為預期電阻的任何變化都將直接導致增益誤差。基于分流器的電流檢測功能的優勢在于，它可實現出色的精度、抗磁干擾能力、可擴展性和小尺寸。
圖 25 基于霍爾效應的閉環傳感器. CLCS 使用磁芯來感應流經初級導體的電流產生的磁場。CLCS
中包含的磁場感應元件用于提供施加到磁芯的補償電流。該補償電流產生的磁通大小相等，但與初級導體產生的磁通相反，從而產生零磁通測量。磁性電流檢測易受電磁干擾的影響，這種干擾會影響器件的偏移和線性性能。有關如何比較這兩種技術的更多信息，請訪問此處。
測試設置
圖 26 AMC3302 電路和 CLCS
測試設置方框圖. 為了直接比較這兩種技術的性能，我們創建了一個測試設置。這里使用了直流電流源、電子負載和數字萬用表來捕獲 +/-85A 初級電流掃描在 -40°C、25°C
和 85°C 三個不同溫度下的數據。所有測量均根據 IEEE488 自動進行。請注意，用于 AMC3302 電路測量的 500μΩ 分流器 1 和用于控制測量的 500μΩ 分流器 2 不受環境溫度變化的影響，因此本分析中不包括分流器溫度漂移誤差。兩款分流器的額定容差均為 ±0.25%，溫度系數為 ±15ppm/°C，功率耗散為 20W。
圖 27 AMC3302 電路圖.
下面的電路圖展示了用于精度比較的 AMC3302 和 TLV6002 電路。TLV6002 的通道 1 用于緩沖通過電阻分壓器生成的基準電壓，而 AMC3302 的差分輸出通過通道 2 從差分轉換為單端。因此，AMC3302 電路具有與 CLCS 相同的接口：VDD、GND、VREF 和 VOUT。
圖 28 AMC3302 電路板印刷電路板.
下面是 AMC3302 印刷電路板 (PCB)。PCB 的設計方式使 AMC3302 電路適合與 CLCS 相同的 x、y 封裝，即 13.4mm x 21.9mm。AMC3302 PCB 的高度要小得多；僅為 2.6mm，與 CLCS 的 16mm 相比，高度減少了 84%。
精度比較
圖 6 展示了不同溫度下 +/-85A 初級電流掃描的精度結果，此結果是以在 25°C 偏移校準后指定為滿標度輸出百分比的誤差形式表示。AMC3302 電路結果以紅色陰影顯示，而 CLCS 以藍色顯示。AMC3302 電路在整個電流和溫度范圍內都非常精確，無需增益校準，誤差小于 0.1%。與 AMC3302 電路相比，CLCS 的增益誤差漂移和線性性能較差，導致總誤差大于 0.5%。與 CLCS 相比，AMC3302 電路在整個電流和溫度范圍內的精度提高了 5 倍以上。
圖 29 偏移校準后 AMC3302
電路和閉環電流傳感器的精度比較. 下面顯示了絕對最大誤差的精度比較表。
|
溫度 |
-40C |
25C |
85C |
|---|---|---|---|
|
AMC3302 電路 |
-0.077% |
-0.029% |
0.035% |
|
CLCS |
-0.356% |
-0.492% |
-0.573% |
結語
下表總結了 AMC3302 電路和 CLCS 的比較。對于要求出色精度的系統，AMC3302 電路比 CLCS 具有明顯的優勢。進行此比較時使用的 AMC3302 電路在 x 和 y 維度的尺寸相等，但在高度 z 方面具有明顯的優勢。AMC3302 電路還具有抗磁干擾能力和可擴展性。
|
AMC3302 電路 |
CLCS |
|
|---|---|---|
|
精度 |
++ |
+ |
|
尺寸 |
+ |
- |
|
抗磁干擾 |
++ |
-- |
|
可擴展性 |
++ |
- |
|
簡化設計 |
+ |
++ |