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(shè)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(yīng)用中電流檢測的設(shè)計注意事項
- 在電機驅(qū)動器中使用隔離比較器進行故障檢測
- 在電機驅(qū)動器的 UCC23513 光兼容隔離式柵極驅(qū)動器中實現(xiàn)分立式 DESAT
- 交流電機驅(qū)動器中的隔離式電壓檢測
- 在服務(wù)器 PSU 中實現(xiàn)高性能隔離式電流和電壓檢測
- 其他參考設(shè)計/電路
數(shù)字接口時序規(guī)格的設(shè)計挑戰(zhàn)
隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器為外部和內(nèi)部生成的時鐘信號提供接口選項，包括 CMOS 接口或 LVDS 接口。對于具有外部提供時鐘源的器件（例如具有 CMOS 接口的 AMC1306M25 或具有 LVDS 接口的 AMC1305L25），時鐘信號從 MCU 路由到 Δ-Σ 調(diào)制器的時鐘輸入；而對于具有內(nèi)部提供時鐘源的器件（例如 AMC1303M2520），輸出位流與內(nèi)部生成的時鐘同步。還有具有曼徹斯特編碼輸出位流、支持單線數(shù)據(jù)和時鐘傳輸?shù)母綦x式 Δ-Σ 調(diào)制器器件，例如 AMC1306E25。對于所有隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器，調(diào)制器的數(shù)據(jù)輸出提供由數(shù)字 1 和 0 組成的位流，該位流同步移出到時鐘邊沿。
圖 145 顯示了隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器 AMC1306M25 與 C2000 MCU TMS320F28379D 之間具有 3.3V I/O 的 CMOS 接口的簡化示例。由于 AMC1306M25 需要外部提供的時鐘源，因此由 MCU TMS320F28379D 生成時鐘信號并提供給 Δ-Σ 調(diào)制器時鐘輸入 CLKIN。同時，生成的時鐘信號也會路由到 MCU Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM) SD1_C1 (GPIO123) 的時鐘輸入。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，MCU 和隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器之間的時鐘接口中包括一個時鐘緩沖器。Δ-Σ 調(diào)制器的隔離式數(shù)據(jù)輸出 DOUT 直接連接到 MCU Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM) 數(shù)據(jù)輸入 SD1_D1 (GPIO122)。
圖 145 AMC1306M25 與 TMS320F28379D 之間數(shù)字接口的簡化圖在隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器和 MCU 之間進行有效通信需要滿足相應(yīng)器件數(shù)據(jù)表中描述的建立時間和保持時間要求。建立時間是指在轉(zhuǎn)換時鐘信號來捕獲 MCU 中的數(shù)據(jù)信號之前，數(shù)據(jù)信號必須有效且保持穩(wěn)定的時間量。保持時間是在時鐘信號轉(zhuǎn)換發(fā)生后信號必須保持有效和穩(wěn)定的時間量。滿足 MCU 建立時間和保持時間要求至關(guān)重要，因為任何違例都會導(dǎo)致采集到錯誤數(shù)據(jù)。隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器的數(shù)字接口建立時間和保持時間要求與 MCU 之間不兼容會帶來設(shè)計挑戰(zhàn)。
圖 146 概述了 AMC1306x 的建立時間和保持時間的數(shù)字接口時序，該器件支持從 5MHz 至 21MHz 的建議時鐘頻率 (CLKIN)，數(shù)據(jù)保持時間 th(MIN) = 3.5ns，數(shù)據(jù)延遲時間 td (MAX) = 15ns。
圖 146 AMC1306x 數(shù)字接口時序圖 147 概述了 TMS320F28379D Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM) 在模式 0 下的時序圖。根據(jù) SDFM 模塊中 SDx_Cy 信號的上升時鐘邊沿，SDx_Dy 處的數(shù)據(jù)輸入需要滿足最短建立時間 tsu(SDDV-SDCH)M0 和最短保持時間 th(SDCH-SDD)M0。
圖 147 TMS320F28379D SDFM 時序圖 - 模式 0對于模式 0 下的 TMS320F28379D SDFM 模塊，我們建議使用具有限定 GPIO（3 樣本窗口）的 SDFM 操作。此模式針對輸入時鐘信號 (SDx_Cy) 和數(shù)據(jù)輸入 (SDx_Cy) 的隨機噪聲干擾提供保護，避免出現(xiàn)錯誤的比較器過流跳閘和錯誤的 Sinc 濾波器輸出。使用 TMD320F28379D 的 200MHz 系統(tǒng)時鐘的最短建立時間和保持時間均為 10ns：tsu (SDDV-SDCH)M0 (MIN) = 10ns 和 th(SDCH-SDD)M0 (MIN) = 10ns。
這帶來了設(shè)計挑戰(zhàn)，因為 AMC1306M25 最短保持時間 th(MIN) 為 3.5ns，但為了根據(jù) SDx_Cy 信號的上升時鐘邊沿在數(shù)據(jù)輸入 SDx_Dy 處維持正確的采集，SDFM 模塊需要 10ns。
另一個挑戰(zhàn)是，信號鏈中帶有數(shù)字接口的附加元件（如時鐘緩沖器）的傳播延遲以及由 PCB 上的布線長度引入的時鐘和數(shù)據(jù)信號的傳播延遲都會對 SDx_Cy 和 SDx_Dy 輸入之間的時序產(chǎn)生影響，并使數(shù)據(jù)輸入的正確采集時序變得復(fù)雜。
這同樣適用于具有 LVDS 接口的 Δ-Σ 調(diào)制器，例如 AMC1305L25。與具有 CMOS 接口類型的 AMC1306M25 Δ-Σ 調(diào)制器的唯一差異是，連接到具有 CMOS 接口的 MCU 時需要 LVDS 驅(qū)動器和接收器等附加元件，這會進一步增加傳播延遲。圖 148 顯示了具有 LVDS 接口的隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器 AMC1305L25 與具有 CMOS 接口的 MCU TMS320F28379D 之間的簡化數(shù)字接口。
圖 148 AMC1305L25 與 TMS320F28379D 的數(shù)字接口圖 149 顯示了具有內(nèi)部創(chuàng)建的時鐘源且?guī)?CMOS 接口的隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器 AMC1303Mx 與帶 CMOS 接口的 TMS320F28379D 之間的簡化數(shù)字接口。AMC1303Mx 內(nèi)部生成的時鐘信號 CLKOUT 是 MCU Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM) SD1_C1 (GPIO123) 的輸入。Δ-Σ 調(diào)制器的隔離式數(shù)據(jù)輸出 DOUT 直接連接到 SDFM 的 MCU 數(shù)據(jù)輸入 SD1_D1 (GPIO122)。
圖 149 AMC1303M2520 用于連接 TMS320F28379D 的 3.3V CMOS 數(shù)字接口使用具有內(nèi)部時鐘的隔離式調(diào)制器時，數(shù)字接口面臨的挑戰(zhàn)僅限于隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器與 MCU 建立時間和保持時間之間的不同時序規(guī)格。如果時鐘和數(shù)據(jù)信號的布線長度相同，則可以忽略 PCB 上的布線長度引入的時鐘和數(shù)據(jù)信號傳播延遲。通常，調(diào)制器直接連接到 MCU，無需緩沖器或電平轉(zhuǎn)換器（這會增加額外的傳播延遲）。
對于 10MHz 和 20MHz 時鐘版本，AMC1303Mx 保持時間 th(MIN) 為 7ns，延遲時間 td (MAX) 為 15ns。面臨的挑戰(zhàn)是，AMC1303Mx 最短保持時間 th(MIN) 為 7ns，但 SDFM 模塊需要 10ns 的保持時間，才能在不違反任何建立時間和保持時間的情況下在 SDx_Dy 處正確采集數(shù)據(jù)輸入。
對于具有曼徹斯特編碼位流輸出的隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器（例如 AMC1306E25），數(shù)據(jù)和時鐘通過單線傳輸。因此，不需要考慮接收器件的建立時間和保持時間要求與調(diào)制器時鐘信號之間的關(guān)系。
滿足 MCU 建立時間和保持時間要求的一種常用方法和折衷方法是降低時鐘頻率。但是，降低時鐘頻率也會降低隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器的數(shù)據(jù)輸出速率，并增加電流測量的延時。一種更合適的方法是使用時鐘邊沿延遲補償，這樣可以使時鐘信號的時鐘邊沿移到數(shù)據(jù)信號的理想采樣點，從而滿足建立時間和保持時間要求。使用此方法可消除時鐘頻率限制，從而使隔離式 Δ-Σ 調(diào)制器和系統(tǒng)以出色性能運行。