ZHCAFY3 November 2025 AMC0381D , AMC0381D-Q1 , AMC0386 , AMC0386-Q1
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簡(jiǎn)介
AMC038x 是一系列電隔離放大器和調(diào)制器，專為高電壓檢測(cè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。與 AMC1311 和 AMC1336 等傳統(tǒng)隔離式放大器和調(diào)制器不同，這些器件具有高阻抗、集成電阻分壓器，可直接連接到高壓信號(hào)源。集成分壓器具有出色的直流精度、低溫漂和優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。AMC038x 器件在使用壽命和溫度范圍內(nèi)無(wú)需系統(tǒng)級(jí)校準(zhǔn)，即可實(shí)現(xiàn)優(yōu)于 1% 的精度。
在典型應(yīng)用中，集成的高阻抗電阻分壓器取代了阻抗低得多的分立式電阻分壓器。作為對(duì)比，AMC0386M10 的分壓器阻抗為 12.5MΩ。由于擔(dān)心耦合噪聲進(jìn)入高阻抗檢測(cè)點(diǎn)，典型的分立式實(shí)施方案的阻抗范圍在 2-5MΩ。本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)總結(jié)了大功率應(yīng)用中，實(shí)際運(yùn)行條件下的測(cè)量結(jié)果。結(jié)果表明，集成的高阻抗電阻分壓器不受系統(tǒng)開(kāi)關(guān)噪聲的影響。
| 器件 | 類型 | R1 (1) | R2 (1) | 分壓器分壓比 | 線性輸入范圍 | 削波電壓 | 絕對(duì)最大輸入電壓 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AMC0381D06-Q1 | 隔離式放大器 | 10MΩ | 16.7kΩ | 601:1 | 600V | 769V | 900V |
| AMC0381D10-Q1 | 隔離式放大器 | 12.5MΩ | 12.5kΩ | 1001:1 | 1000V | 1281V | 1500V |
| AMC0381D16-Q1 | 隔離式放大器 | 33.5MΩ | 21kΩ | 1601:1 | 1600V | 2049V | 2000V |
| AMC0380D04-Q1 | 隔離式放大器 | 8.3MΩ | 20kΩ | 401:1 | ±400V | ±513V | ±600V |
| AMC0386M06-Q1 | 隔離式調(diào)制器 | 10MΩ | 16.6kΩ | 601:1 | ±600V | ±751V | ±900V |
| AMC0386M10-Q1 | 隔離式調(diào)制器 | 12.5MΩ | 12.5kΩ | 1001:1 | ±1000V | ±1251V | ±1500V |
- R1 和 R2 是近似的電阻值，不能準(zhǔn)確反映分壓器分壓比。
TIDA-02014 大功率、高性能汽車 SIC 牽引逆變器參考設(shè)計(jì)的最新版本，集成了 AMC0381M10 https://www.ti.com/lit/ds/symlink/amc0386.pdf 器件，用于直流鏈路電壓檢測(cè)。圖 1 顯示了在 PCB 上的實(shí)現(xiàn)。有關(guān)電路圖，請(qǐng)參閱 TI.com 上的參考設(shè)計(jì)文件夾。
圖 1 TIDM-02014 采用 AMC0381M10 的直流鏈路電壓檢測(cè)子系統(tǒng)AMC0386M10 是一款采用 10MHz 外部時(shí)鐘的隔離式調(diào)制器。數(shù)字輸出連接到 F29H859TU-Q1 微控制器 (MCU) 的 Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM)。SDFM 將來(lái)自調(diào)制器的 10MHz 單比特?cái)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為采樣率為 10MHz/OSR 的 16 位字。二進(jìn)制補(bǔ)碼格式的 16 位數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ) –32768 至 +32767 之間的整數(shù)。但是，16 位結(jié)果配置中的 SDFM 模塊會(huì)輸出 –16384 至 +16384 范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此，LSB 的大小是預(yù)期值的兩倍。表 2 列出了系統(tǒng)配置。
| 調(diào)制器時(shí)鐘 | 濾波器 | 過(guò)采樣率 (OSR) | 輸出數(shù)據(jù)格式 | 差分削波電壓 | LSB 大小 |
|---|---|---|---|---|---|
| 10MHz | Sinc3 | 256? | 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼 | ±1251V | 76.35mV |
該參考設(shè)計(jì)已在電機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，在多種運(yùn)行條件下完成測(cè)試。在測(cè)試期間，微控制器將電壓讀數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部調(diào)試存儲(chǔ)器中。針對(duì)每種運(yùn)行條件收集了 1000 個(gè)電壓讀數(shù)并繪制了直方圖。直方圖的寬度和分布有助于工程師識(shí)別實(shí)際條件如何影響電壓測(cè)量子系統(tǒng)。在所有測(cè)試中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速均保持在 100RPM。對(duì)于四極電動(dòng)機(jī)，此機(jī)械速度對(duì)應(yīng)的電氣頻率為 6.66Hz。
圖 2 展示了標(biāo)稱 400V 直流鏈路電壓，以及 0A、50A、100A 和 150A 相位峰值電流時(shí)的電壓讀數(shù)直方圖。直方圖條柱寬度對(duì)應(yīng)于最低有效位 (LSB) 的大小。直方圖顯示，如預(yù)期所示，以分布寬度表示的本底噪聲會(huì)隨相電流的增加而略有上升。但未觀察到數(shù)據(jù)中存在異常值。表 3 匯總了測(cè)試結(jié)果。均方根 (RMS) 噪聲、信噪比 (SNR) 和有效位數(shù) (ENOB) 參數(shù)是假設(shè)噪聲呈高斯分布的近似值。
方程式 1 計(jì)算 RMS 噪聲（以伏特為單位）：
其中
- σ 是 SDFM 輸出數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差
- LSB 是以伏特為單位的最低有效位的大小（請(qǐng)參閱 表 2）
方程式 2 計(jì)算 SNR（以分貝為單位）：
其中
- VIN 是 AMC0386M10 器件的線性輸入電壓范圍 (2000V)
- RMS 噪聲是公式 1 中的值
方程式 3 計(jì)算 ENOB（以位為單位）：
其中
- SNR 是以分貝為單位的信噪比
| 相電流 | 直流鏈路電壓讀數(shù)（最小值） | 直流鏈路電壓讀數(shù)（平均值） | 直流鏈路電壓讀數(shù)（最大值） | 直流鏈路電壓 RMS 噪聲 | 直流鏈路電壓 SNR | 直流鏈路電壓 ENOB |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0A | 399.170V | 399.626V | 400.085V | 0.154VRMS | 82.3dB | 13.4b |
| 50A | 399.018V | 399.599V | 400.237V | 0.203VRMS | 79.9dB | 13b |
| 100A | 398.789V | 399.650V | 400.618V | 0.349VRMS | 75.2dB | 12.2b |
| 150A | 398.408V | 399.548V | 401.000V | 0.382VRMS | 74.4dB | 12.1b |
圖 2 400V 固定直流鏈路電壓下的相電流掃描圖 3 顯示了在固定 50A 相位峰值電流下，標(biāo)稱 100V、200V 和 400V 直流鏈路電壓下的電壓讀數(shù)直方圖。直方圖顯示，噪聲隨著輸入電壓的增加而降低。預(yù)期會(huì)出現(xiàn)此行為，因?yàn)楫?dāng)輸入電壓降低時(shí)，輸入電流會(huì)增加。此外，降低輸入電壓會(huì)影響 SNR 計(jì)算。表 4 匯總了結(jié)果。
| 直流鏈路電壓 | 直流鏈路電壓讀數(shù)（最小值） | 直流鏈路電壓讀數(shù)（平均值） | 直流鏈路電壓讀數(shù)（最大值） | 直流鏈路電壓 RMS 噪聲 | 直流鏈路電壓 SNR | AMC0386 SNR（規(guī)格） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100V | 98.630V | 99.968V | 101.450V | 0.473VRMS | 72.5dB | 11.8b |
| 200V | 198.861V | 199.787V | 200.690V | 0.291VRMS | 76.8dB | 12.5b |
| 400V | 399.018V | 399.599V | 400.237V | 0.203VRMS | 79.9dB | 13.0b |
圖 3 50A 相電流下的直流鏈路電壓掃描商標(biāo)
所有商標(biāo)均為其各自所有者所有。