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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
1. Vergleich isolierter Verst?rker und isolierter Modulatoren
  1. Kurzfassung
  2. Einführung in isolierte Verst?rker
  3. Einführung in isolierte Modulatoren
  4. Leistungsvergleich zwischen isolierten Verst?rkern und isolierten Modulatoren
  5. Isolierte Modulatoren in Traktionsumrichtern
  6. Isolierte Verst?rker und Modulatoren, Empfehlungen
  7. Fazit
2. Die ersten Isolationsverst?rker von TI mit extrem breiten Luft- und Kriechstrecken
  1. Anwendungshinweis
Auswahlb?ume
Strommessung
1. Shunt-Widerstandsauswahl für isolierte Datenwandler
  1. 17
2. Designüberlegungen für die isolierte Strommessung
  1. 19
  2. Fazit
  3. Quellennachweise
  4. Verwandte Websites
3. Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und unsymmetrischem Ausgang
  1. 24
4. Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und Differenzausgang
  1. 26
5. Isolierte Strommessschaltung mit ±250?mV Eingangsbereich und unsymmetrischer Ausgangsspannung
  1. Designziele
  2. Designbeschreibung
  3. Designhinweise
  4. Designschritte
  5. Design-Simulationen
  6. DC-Simulationsergebnisse
  7. Ergebnisse der AC-Simulation im geschlossenen Regelkreis
  8. Ergebnisse der Transienten-Simulation
  9. Designreferenzen
  10. Design empfohlener isolierter Verst?rker
  11. Design Alternativer Isolierter Verst?rker
6. Isolierter Strommessschaltkreis mit ±250?mV-Eingang und Differenzausgang
  1. Designziele
  2. Designbeschreibung
  3. Designhinweise
  4. Designschritte
  5. Design-Simulationen
  6. DC-Simulationsergebnisse
  7. Ergebnisse der Closed-Loop-AC-Simulation
  8. Ergebnisse der Transienten-Simulation
  9. Designreferenzen
  10. Vorgestellte Operationsverst?rker
  11. Design alternativer Operationsverst?rker
7. Isolierter überstromschutzschaltkreis
  1. 52
8. Anschluss eines Differenzialausgangsverst?rkers (isoliert) an einen A/D-Wandler mit unsymmetrischem Eingang
  1. 54
9. Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
  1. Anwendungshinweis
10. Isolierte Strommessschaltung mit Frontend-Verst?rkungsstufe
  1. 58
11. Genauigkeitsvergleich von isolierten Shunt- und Geschlossener Regelkreis-Strommessungen
  1. 60
Spannungserfassung
EMI-Leistung
1. Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
2. Bew?hrte Methoden zur D?mpfung von EMI-St?rstrahlungen der AMC3301-Familie
  1. Kurzfassung
  2. Einführung
  3. Auswirkungen der Eingangsanschlüsse auf die Strahlungsemissionen der AMC3301-Familie
  4. D?mpfung der Strahlungsemissionen der AMC3301-Familie
    1. Ferritperlen und Gleichtaktdrosseln
    2. Leiterplatten-Schaltpl?ne und bew?hrte Methoden für das Layout für die AMC3301-Familie
  5. Verwendung mehrere AMC3301-Ger?te
    1. Bausteinausrichtung
    2. Bew?hrte Methoden für das Leiterplatten-Layout für mehrere AMC3301
  6. Fazit
  7. Tabelle der AMC3301-Familie
Endger?te
1. Vergleich von isolierten Shunt- und Hall-basierten Strommessl?sungen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
  1. 128
2. Designüberlegungen für die Strommessung in DC-EV-Ladeanwendungen
  1. Kurzfassung
  2. Einführung
    1. DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge
    2. Auswahl der Strommesstechnologie und ?quivalentes Modell
      1. Strommessung mit Shunt-basierter L?sung
      2. ?quivalenzmodell der Sensortechnologie
  3. Strommessung in AC/DC-Wandlern
    1. Grundlegende Hardware und Steuerungsbeschreibung von AC/DC
      1. AC Stromregelkreise
      2. Gleichspannungsregelkreis
    2. Punkt A und B – AC/DC AC-Phasenstrommessung
      1.        Auswirkungen der Bandbreite
        
                Station?re Zustandsanalyse: Grund- und Nulldurchgangs-Str?me
        
                Transientenanalyse: Sprungleistung und Spannungseinbruchverhalten
      2. Auswirkungen der Latenz
        
        Fehleranalyse: Kurzschluss im Stromnetz
      3.        Auswirkungen des Verst?rkungsfehlers
        
                Spannungsst?rung in AC/DC durch Verst?rkungsfehler
        
                AC/DC-Antwort auf durch Verst?rkungsfehler verursachte Stromversorgungsst?rung
      4. Auswirkungen des Offset
    3. Punkt C und D – AC/DC DC-Link-Strommessung
      1. Auswirkungen der Bandbreite auf die Feed-Forward-Leistung
      2. Auswirkungen der Latenz auf den Schutz der Leistungsschalter
      3. Auswirkungen des Verst?rkungsfehlers auf die Leistungsmessung
        
        Transientenanalyse: Feed Forward in Punkt D
      4. Auswirkungen des Offset
    4. Zusammenfassung der positiven und negativen Punkte an den Punkten A, B, C1/2 und D1/2 sowie Produktvorschl?ge
  4. Strommessung in DC/DC-Wandlern
    1. Grundlegendes Funktionsprinzip eines isolierten DC/DC-Wandlers mit Phasenverschiebungssteuerung
    2. Punkt E, F – DC/DC-Strommessung
      1. Auswirkungen der Bandbreite
      2. Auswirkungen des Verst?rkungsfehlers
      3. Auswirkung des Offsetfehlers
    3. Punkt G – DC/DC-Tankstrommessung
    4. Zusammenfassung der Sensorpunkte E, F, G und Produktvorschl?ge
  5. Fazit
  6. Quellennachweise
3. Verwendung isolierter Komparatoren zur Fehlererkennung in Elektromotorantrieben
4. Diskrete DESAT für optokompatible isolierte Gate-Treiber UCC23513 in Motorantrieben
  1. Kurzfassung
  2. Einführung
  3. Systemherausforderung bei isolierten Gate-Treibern mit integriertem DESAT
  4. Systemansatz mit UCC23513 und AMC23C11
    1. Systemübersicht und Schlüsselspezifikation
    2. Schaltplandesign
      1. Schaltplan
      2. Konfigurieren des VCE(DESAT)-Schwellenwerts und des DESAT-Bias-Strom
      3. DESAT-Ausblendzeit
      4. DESAT Deglitch-Filter
    3. Referenz-Platinenlayout
  5. Simulations- und Testergebnisse
    1. Simulationsschaltung und Ergebnisse
      1. Simulationsschaltung
      2. Simulationsergebnisse
    2. Testergebnisse mit 3-Phasen-IGBT-Inverter
      1. IGBT-Bremsprüfung
      2. Testergebnisse mit einem 3-Phasen-Inverter mit Phase-zu-Phase-Kurzschluss
  6. Zusammenfassung
  7. Quellennachweise
5. Isolierte Spannungserfassung in AC-Motorantrieben
  1. Einführung
  2. Fazit
  3. Quellennachweise
6. Hochleistungsf?hige isolierte Strom- und Spannungsmessung in Server-Netzteilen
  1. Anwendungshinweis
Zus?tzliche Referenzdesigns/Schaltkreise
1. Entwicklung einer Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung für einen isolierten Verst?rker
  1. Zusammenfassung
  2. Einführung
  3. Bootstrap StromversorgungenDesign
    1. Auswahl des Ladungspumpenkondensators
    2. Simulation in TINA-TI
    3. Hardware-Test mit AMC1311-Q1
  4. Zusammenfassung
  5. Referenz
2. Taktflankenverz?gerungskompensation mit isolierten Modulatoren Digitale Schnittstelle zu MCUs
  1. Zusammenfassung
  2. Einführung
  3. Design-Herausforderung durch Timing-Spezifikationen für digitale Schnittstellen
  4. Designansatz mit Taktflankenverz?gerungskompensation
  5. Test und Validierung
    1. Prüfausrüstung und Software
    2. Testen der Taktsignalkompensation mit softwarekonfigurierbarer Phasenverz?gerung
      1. Testeinrichtung
      2. Test-Messergebnisse
    3. Testen der Taktsignalkompensation durch Taktumkehr an der MCU
      1. Testeinrichtung
      2.        Test-Messergebnisse
        
                Testergebnis – Keine Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
        
                Testergebnis – Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
    4. Validierung des Timings digitaler Schnittstellen durch Berechnungstool
  6. Fazit
  7. Quellennachweise
3. Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
  1. Anwendungshinweis

Beispiel für vollst?ndig integrierte Widerst?nde vs. Zus?tzlicher externer Widerstand

Eine genaue Spannungsmessung und Leistung bei hohen Temperaturen sind für Onboard-Ladeger?tanwendungen (OBC) von entscheidender Bedeutung. Der volle Ladezustand der Batterie ist erforderlich, damit die Batterie nach jahrelanger Nutzung vollst?ndig aufgeladen werden kann. Ergo, h?here Genauigkeit und geringe Lebensdauerdrift tragen direkt zum anhaltenden Erfolg dieser Systeme bei. Diese Prinzipien k?nnen auch auf andere HEV-, Energieinfrastruktur- und Motorantriebsanwendungen ausgedehnt werden.

Einige Anwendungen k?nnen alternativ die Integration eines externen Widerstands in Betracht ziehen, um die Verst?rkung des internen Widerstandsteilers manuell anzupassen. Dies ist machbar. Allerdings führt der Vorbehalt wieder zu Temperaturdrift und Verst?rkungsfehlern, die bei der Verwendung integrierter Widerstandsbausteine praktisch vergessen sind. Mit integrierten Widerst?nden kann die Verst?rkungsdrift von HV- und LV-Widerst?nden in die gleiche Richtung driften und über die Temperatur stabil bleiben und effektiv ungemessen bleiben. Bei der Einführung eines externen Widerstands, R_EXT, kann sich die Verst?rkungsdrift der internen Widerst?nde und R_EXT im schlimmsten Fall in entgegengesetzte Richtungen verschieben und dem System einen sekund?ren Fehler hinzufügen. Wenn ein Benutzer beispielsweise 1.200 V auf einem 1.000-V-Ger?t erfassen m?chte, kann er die folgende Demonstration in Betracht ziehen:

Abbildung 43 Schaltpl?ne zur Variation des Verst?rkungsfehlerwiderstandsteilers

Fall 1: Sensorik 1.000 V auf einem 1.000-V-Baustein (AMC0381R10):

Für 1.000-V-Bausteine: R_HV = 12,5 MΩ; R_SNS = 12,5 KΩ

Integrierte Widerst?nde haben eine Toleranz von ±20 %. Sowohl der HV- als auch der LV-Widerstand, R_HV und R_SNS, driften in die gleiche Richtung.

Nennwiderstand-Teilerspannung am SNSP-Pin:

Gleichung 14.

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

Gleichung 15.

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

Maximale Widerstandsteilerspannung am SNSP-Pin:

Gleichung 16.

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 %}}

Gleichung 17.

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

Bezogen auf Verst?rkungsfehler am Ausgang:

Gleichung 18.

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}

Gleichung 19.

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

Gleichung 20.

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

Gleichung 21.

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

Wenn der Vollausschlag-Eingangsbereich nicht maximiert wird, kann dies zu einem gr??eren Teil des Messbereichsfehlers führen. Weitere Informationen finden Sie unter Isolierte Spannungsmessrechner.

Fall 2: 1.200-V-Erfassung mit einem 1.000-V-Baustein (AMC0381R10):

Für 1.000-V-Bausteine: R_HV = 12,5 MΩ; R_SNS = 12,5 KΩ

Dieses Design erfordert das Einbeziehen eines externen Widerstands, R_EXT, von SNSP bis AGND. Dies kann zu einem sekund?ren Fehler im System führen und wird nicht empfohlen. Die absoluten Grenzdaten des Bausteins dürfen nicht überschritten werden.

Gleichung 22.

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

Gleichung 23.

R_{E X T} = 62.8 k Ω

Integrierte Widerst?nde haben eine Toleranz von ±20 % und externe Widerst?nde eine Toleranz von 0,1 %. Im schlimmsten Fall kann R_EXT in die entgegengesetzte Richtung von R_HV und R_SNS driften.

Nennwiderstand-Teilerspannung mit externem Widerstand am SNSP-Pin:

Gleichung 24.

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}}

Gleichung 25.

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

Gleichung 26.

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

Maximale Widerstandsteilerspannung mit externem Widerstand am SNSP-Pin:

Gleichung 27.

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 %}}

Gleichung 28.

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

Gleichung 29.

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

Bezogen auf Verst?rkungsfehler am Ausgang:

Gleichung 30.

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

Gleichung 31.

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

Die Verwendung der integrierten Widerstandsbausteine ohne Mess-Integrationswiderstand bewirkt keine messbare Verst?rkungsdrift. Das Hinzufügen eines externen Widerstands zur manuellen Anpassung der Verst?rkung dieser Bausteine kann einen zus?tzlichen Gain-Drift-Fehler von 3,44 % im Worst-Case-Szenario auf den Gesamtsystemfehler einbringen und wird daher nicht empfohlen.