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
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- Einführung
- Einführung in die isolierte Signalkette
- Auswahlb?ume
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Strommessung
- Shunt-Widerstandsauswahl für isolierte Datenwandler
- Designüberlegungen für die isolierte Strommessung
- Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und unsymmetrischem Ausgang
- Isolierte Strommessschaltung mit ±50?mV-Eingang und Differenzausgang
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Isolierte Strommessschaltung mit ±250?mV Eingangsbereich und unsymmetrischer Ausgangsspannung
- Designziele
- Designbeschreibung
- Designhinweise
- Designschritte
- Design-Simulationen
- DC-Simulationsergebnisse
- Ergebnisse der AC-Simulation im geschlossenen Regelkreis
- Ergebnisse der Transienten-Simulation
- Designreferenzen
- Design empfohlener isolierter Verst?rker
- Design Alternativer Isolierter Verst?rker
- Isolierter Strommessschaltkreis mit ±250?mV-Eingang und Differenzausgang
- Isolierter überstromschutzschaltkreis
- Anschluss eines Differenzialausgangsverst?rkers (isoliert) an einen A/D-Wandler mit unsymmetrischem Eingang
- Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
- Isolierte Strommessschaltung mit Frontend-Verst?rkungsstufe
- Genauigkeitsvergleich von isolierten Shunt- und Geschlossener Regelkreis-Strommessungen
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Spannungserfassung
- Maximieren Sie die Leistungswandlung und die Wirksamkeit der Motorsteuerung durch isolierte Spannungserfassung
- H?here Genauigkeit und Leistung mit integrierten isolierten Verst?rkern und Modulatoren mit Hochspannungswiderstand
- Isolierte Verst?rker mit differenziellen, unsymmetrischen Festverst?rkern und ratiometrischen Ausg?ngen für Spannungssensoranwendungen
- Isolierte Spannungsmessschaltung mit ±250?mV-Eingang und Differenzausgang
- Split-Tap-Verbindung für isolierte Line-to-Line-Spannungsmessung mit AMC3330
- ±12 V-Spannungssensorschaltung mit isoliertem Verst?rker und pseudo-differenziellem Eingang SAR-ADC
- ±12 V-Spannungssensorschaltung mit isoliertem Verst?rker und SAR-ADC mit Differenzeingang
- Isolierter Schaltkreis zur Erkennung von Unter- und überspannung
- Isolierter Nulldurchgangsschaltkreis
- Isolierter Spannungssensorschaltkreis mit ±480?V und Differenzausgang
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EMI-Leistung
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Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
- Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
- Einführung
- Aktuelle Generation von isolierten Verst?rkern von Texas Instruments Strahlungsemissionenleistung
- Frühere Generationen von isolierten Verst?rkern von Texas Instruments strahlen St?rstrahlungsleistung aus
- Fazit
- Quellennachweise
- Bew?hrte Methoden zur D?mpfung von EMI-St?rstrahlungen der AMC3301-Familie
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Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verst?rkern
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Endger?te
- Vergleich von isolierten Shunt- und Hall-basierten Strommessl?sungen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
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Designüberlegungen für die Strommessung in DC-EV-Ladeanwendungen
- Kurzfassung
- Einführung
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Strommessung in AC/DC-Wandlern
- Grundlegende Hardware und Steuerungsbeschreibung von AC/DC
- Punkt A und B – AC/DC AC-Phasenstrommessung
- Punkt C und D – AC/DC DC-Link-Strommessung
- Zusammenfassung der positiven und negativen Punkte an den Punkten A, B, C1/2 und D1/2 sowie Produktvorschl?ge
- Strommessung in DC/DC-Wandlern
- Fazit
- Quellennachweise
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Verwendung isolierter Komparatoren zur Fehlererkennung in Elektromotorantrieben
- Einführung
- Einführung in Elektromotorantriebe
- Verst?ndnis von Fehlerereignissen in Elektromotorantrieben
- Zuverl?ssige Erkennung und Schutz in Elektromotorantrieben
- Anwendungsfall Nr. 1: Bidirektionale Phasenüberstromerkennung
- Anwendungsfall Nr. 2: DC+-überstromerkennung
- Anwendungsfall Nr. 3: DC–überstrom- oder Kurzschlusserkennung
- Anwendungsfall Nr. 4: DC-Link (DC+ zu DC-) überspannungs- und Unterspannungserkennung
- Anwendungsfall Nr. 5: übertemperaturerkennung des IGBT-Moduls
- Diskrete DESAT für optokompatible isolierte Gate-Treiber UCC23513 in Motorantrieben
- Isolierte Spannungserfassung in AC-Motorantrieben
- Hochleistungsf?hige isolierte Strom- und Spannungsmessung in Server-Netzteilen
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Zus?tzliche Referenzdesigns/Schaltkreise
- Entwicklung einer Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung für einen isolierten Verst?rker
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Taktflankenverz?gerungskompensation mit isolierten Modulatoren Digitale Schnittstelle zu MCUs
- Zusammenfassung
- Einführung
- Design-Herausforderung durch Timing-Spezifikationen für digitale Schnittstellen
- Designansatz mit Taktflankenverz?gerungskompensation
- Test und Validierung
- Fazit
- Quellennachweise
- Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
Anwendungshinweis
Die wachsende Nachfrage nach Cloud-basierter Technologie bei Internet-Content-Anbietern, Kommunikationsdienstleistern und vielen Konsumenten und Unternehmen führt zu einer starken Nachfrage nach Rechenzentren. Die Stromverteilungsnetzwerke in diesen Servern in Rechenzentren, von der Front-End-Leistungsfaktorkorrektur (PFC) bis hin zu den DC/DC-Stufen, sind erforderlich, um Standards mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistungsdichte zu erfüllen.
Ein Zertifizierungsstandard mit dem Namen 80 PLUS, der von Electric Power Research (EPRI) in Zusammenarbeit mit Ecos Consulting entwickelt wurde, f?rdert die effiziente Energienutzung in Server-Stromversorgungseinheiten (PSU) für Rechenzentren. Die Server-Netzteile k?nnen eine der vielen 80 Plus-Zertifizierungen wie Gold, Platin usw. erhalten, die auf der erreichbaren Energieeffizienz bei Nennlast und Leistungsfaktor (PF) basiert.
Verst?ndnis der Anforderungen des Titanium-Standards
Die Anforderungen an den Wirkungsgrad, den Leistungsfaktor und die harmonische Gesamtverzerrung (iTHD) des 80 Plus Titanium-Standards sind in Tabelle 19, Tabelle 20bzw.Tabelle 21 dargestellt.
| 115 V intern nicht redundant | 230 V intern redundant | 230 V EU-intern nicht redundant | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nennlast | ||||||||||||
| 10 % | 20 % | 50 % | 100 % | 10 % | 20 % | 50 % | 100 % | 10 % | 20 % | 50 % | 100 % | |
| Titan-Wirkungsgrad | 90 % | 92 % | 94 % | 90 % | 90 % | 94 % | 96 % | 91 % | 90 % | 94 % | 96 % | 94 % |
| Ausgangsleistung | 10 % | 20 % | 50 % | 100 % |
| Leistungsfaktor | > 0,90 | > 0,96 | > 0,98 | > 0,99 |
| Ausgangsleistung | > 5 % und ≤ 10 % | > 10 % und < 20 % | ≥ 20% | ≥ 40% | ≥ 50% |
| iTHD | < 20 % | < 15 % | < 10 % | ≤ 8% | ≤ 5% |
Hocheffiziente Server-PSU-Implementierung
Abbildung 134 eigt eine solche Implementierung einer Server-Stromversorgung mit PFC- und DC/DC-Stufen. Eine nicht isolierte PFC-Stufe stellt sicher, dass der gleichgerichtete Eingangsstrom der gleichgerichteten Eingangsspannung folgt. Diese Frontend-PFC-Stufe erzeugt einen Zwischenkreis mit einer relativ gro?en Welligkeit. Eine isolierte DC/DC-Stufe bietet dann eine galvanische Trennung und eine gut geregelte Ausgangsspannung mit minimaler Ausgangsstromwelligkeit.
Abbildung 134 Implementierung einer Server-Stromversorgung mit PFC- und DC/DC-StufenDer Leistungsfaktor für maximalen Wirkungsgrad sollte nahe an der Einheit liegen. Ein effizienter PFC wird durch eine brückenlose Einphasen-Totem-Pole-Topologie mit einer Spannungs- und einer Stromrückkopplungsschleife erreicht. Die Spannungsrückkopplungsschleife wird dazu verwendet, die PFC-Busspannung auf einen vorgew?hlten Wert zu regeln, und die Stromrückkopplungsschleife regelt den durchschnittlichen Gesamtstrom der Induktionsspule. Die Stromschleife erfordert eine hohe Messgenauigkeit und hohe Bandbreite, um die Anforderungen des Titanium-Standards an Wirkungsgrad, PF und iTHD zu erfüllen. Je nach Architektur und Standort der MCU muss der Rückkopplungspfad der Strom- und Spannungsmessung m?glicherweise isoliert werden.
Isolierte Hochleistungs-Strom- und -Spannungsmessung in Server-Netzteilen
Shunt-basierte Strommessungen sind die bevorzugte Option, um die hohe Genauigkeit und Bandbreite der Stromrückkopplungsschleife zu erreichen. Shunt-basierte L?sungen bieten h?here Genauigkeit, geringere Temperaturdrift und h?here Bandbreite als Hall-basierte Stromsensoren mit offenem Regelkreis. Hall-Sensormodule mit geschlossenem Regelkreis k?nnten eine Alternative darstellen, aber sie sind im Vergleich zu Shunt-basierten L?sungen sehr teuer, um die erforderliche Leistung zu erreichen.
Shunt-Widerst?nde in Kombination mit verst?rkten isolierten Verst?rkern wie dem AMC3301 (±250 mV-Eingangsbereich) oder AMC3302 (±50 mV-Eingangsbereich), die mit einer einzigen Stromversorgung arbeiten k?nnen und eine Bandbreite von bis zu 300 kHz bieten, stellen eine einfache und einfach zu implementierende L?sung für genaue Shunt-basierte isolierte Strommessung dar. Diese Produkte enthalten einen vollst?ndig integrierten DC/DC-Wandler, der eine Stromversorgung auf der Strommessseite überflüssig macht. Für Spannungsmessungen erm?glicht ein Widerstandsteilernetzwerk mit nachgefolgten verst?rkten isolierten Verst?rkern wie AMC3330 (±1 V-Eingangsbereich) eine sehr genaue isolierte Spannungsmessung. Abbildung 135 und Abbildung 136 zeigen die Blockschaltbilder von AMC3301 bzw. AMC3330.
Abbildung 135 AMC3301 Blockschaltbild
Abbildung 136 AMC3330 BlockschaltbildFazit
Mit dem Trend der Hersteller von Servernetzteilen, die die Zertifizierung nach dem Titanium-Standard erreichen wollen, bietet die Produktfamilie AMC33xx eine leistungsstarke, kostenoptimierte und einfach zu implementierende L?sung für die isolierte Strom- und Spannungsmessung.
Ressourcen
- Schulungen und Videos von Texas Instruments zu Trennverst?rkern und Modulatoren
- Texas Instruments Whitepaper zum Vergleich isolierter Verst?rker und isolierter Modulatoren
- Texas Instruments Whitepaper, Vergleich von Shunt- und Hall-basierten Strommessl?sungen in Onboard-Ladeger?ten und DC/DC-Wandlern
- Texas Instruments, Anwendungshinweis: Genauigkeitsvergleich isolierter Shunt- und Closed-Loop-Strommessung