ZHCADC0 November 2023 AMC23C11 , AMC3311

1 應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)

引言

故障檢測(cè)對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、車(chē)載充電器 (OBC)、串式逆變器和微型逆變器等應(yīng)用至關(guān)重要。通過(guò)隔離柵將高壓域和低壓域分隔開(kāi)，使系統(tǒng)能夠在不同的共模電壓下運(yùn)行。高壓域執(zhí)行功能，而低壓域控制設(shè)備。這既可以防止對(duì)低壓電路造成電氣損壞，也可以防止對(duì)用戶(hù)造成傷害。以高共模電壓運(yùn)行時(shí)，需要檢測(cè)過(guò)壓等故障。本文檔重點(diǎn)介紹了 AMC3311 如何提供來(lái)自 HLDO_OUT 的高側(cè)電源電流來(lái)為 AMC23C11 隔離式比較器的高壓域供電，從而實(shí)現(xiàn)緊湊的故障檢測(cè)設(shè)計(jì)。

AMC3311 是一款精密的增強(qiáng)型隔離式放大器。該器件的輸入電壓范圍為 0 至 2V，可用于驅(qū)動(dòng)控制環(huán)路的精密隔離式直流電壓測(cè)量。該器件具有集成式直流/直流轉(zhuǎn)換器，支持 4mA 輔助電路的高側(cè)電源電流。這樣即可實(shí)現(xiàn)從器件低側(cè)到高側(cè)的單電源運(yùn)行，從而進(jìn)行 AMC3311 的反饋測(cè)量和 AMC23C11 的過(guò)壓故障檢測(cè)。AMC23C11 是一款快速響應(yīng)增強(qiáng)型隔離式比較器。該器件可用于具有可調(diào)跳變閾值的快速過(guò)流或過(guò)壓檢測(cè)。該器件需要 2.7mA 的高側(cè)電源電流。AMC3311 是市場(chǎng)上較早推出的具有集成式直流/直流轉(zhuǎn)換器的隔離式放大器，使這兩個(gè)器件能夠成對(duì)工作，適合需要精密隔離式放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，以及需要快速反應(yīng)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流或過(guò)壓保護(hù)的應(yīng)用。

用于為 AMC23C11 供電的 AMC3311

AMC3311 提供隔離式電源，能夠通過(guò) HLDO_OUT 引腳為需要高側(cè)電源的連接元件提供高達(dá) 4mA 的電流。這一特性直接支持使用 AMC23C11 等性能更高的隔離式比較器。

AMC3311 提供的電源電流使得各種配套器件可與隔離式放大器搭配使用。圖 1 展示了如何使用 AMC3311 為 AMC23C11 的高側(cè)供電的示例原理圖。在原理圖中，AMC3311 引腳 5 處的 HLDO_OUT 展示了延伸至 AMC23C11 引腳 1 處 VDD1 的布線(xiàn)。隔離式比較器將輸入電壓與引腳 3 處的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸入電壓超過(guò)作為基準(zhǔn)電壓建立的閾值，該器件會(huì)下拉開(kāi)漏輸出?？梢酝ㄟ^(guò)修改與內(nèi)部 100μA 電流源相關(guān)的基準(zhǔn)電阻值來(lái)調(diào)整閾值電壓。

此外，AMC23C11 具有 1.4V 的裕度余量電壓。閾值電壓不能高于 3.2V 輸入與 1.4V 裕度的差值 (1.8V)。在 REF 和 GND1 之間放置了一個(gè)電阻器，以將跳變電壓定義為 1.07V。因此，這項(xiàng)余量要求將隔離式比較器上的閾值電壓限制為低于在放大器上所見(jiàn)的真正截止電壓。例如，當(dāng)放大器上的真正截止電壓為 2.14V 時(shí)，隔離式比較器無(wú)法監(jiān)控電壓，因?yàn)殡妷撼鲈６扔嗔侩妷涸O(shè)置的限值。因此，RSNS 被分成兩個(gè)相等的電阻器（RSNS1 和 RSNS2），以按比例將截止電壓定義為 AMC3311 所需電壓的一半。相反，AMC23C11 會(huì)讀取 1.07V 作為基準(zhǔn)電壓。

圖 2 展示了組合各器件進(jìn)行布線(xiàn)的 PCB 布局示例。

圖 1 AMC3311 和 AMC23C11 原理圖

圖 2 AMC3311 和 AMC23C11 PCB 布局

AMC23C11 用于過(guò)壓檢測(cè)

圖 3 和圖 4 分別顯示了 AMC3311 和 AMC23C11 的過(guò)壓響應(yīng)時(shí)間。使用 3.2V 電源時(shí)，輸入信號(hào) (CH4) 顯示電壓上升至 1.07V 過(guò)壓閾值以上。

AMC3311、VOUTP (CH2) 和 VOUTN 通道 (CH1) 的響應(yīng)時(shí)間為 2.906μs，而 AMC23C11、OUT (CH3) 的響應(yīng)時(shí)間為 314.015ns。放大器檢測(cè)過(guò)壓所需的時(shí)間長(zhǎng)度是隔離式比較器檢測(cè)過(guò)壓所需長(zhǎng)度的九倍以上。對(duì)于低延遲應(yīng)用而言，此延時(shí)時(shí)間可能過(guò)長(zhǎng)。為了補(bǔ)充 AMC3311 放大器，可以使用隔離式比較器來(lái)防止發(fā)生過(guò)壓，因?yàn)楸容^器可以快速檢測(cè)高于設(shè)定閾值的電壓。這會(huì)通知控制器關(guān)閉所有受影響的電子產(chǎn)品，從而在高電壓應(yīng)用中提高安全性和可靠性。

圖 3 AMC3311 過(guò)壓響應(yīng)時(shí)序波形

圖 4 AMC23C11 過(guò)壓響應(yīng)時(shí)序波形

結(jié)論

AMC3311 是一款具有高側(cè)電流電源的隔離式放大器，可用于為輔助檢測(cè)電路供電。該器件可以在高側(cè)為外部器件提供高達(dá) 4mA 的電流，并且與 AMC23C11 等高速隔離式比較器兼容。該比較器的優(yōu)勢(shì)是可顯著縮短響應(yīng)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。對(duì)于電壓和電流檢測(cè)應(yīng)用，結(jié)合使用 AMC3311 和 AMC23C11 會(huì)是一個(gè)有用的選擇。

其他資源

德州儀器 (TI)，精密實(shí)驗(yàn)室系列：隔離簡(jiǎn)介視頻系列。
德州儀器 (TI)，AMC3311-Q1 具有集成式直流/直流轉(zhuǎn)換器的汽車(chē)類(lèi)、2V 輸入、增強(qiáng)型隔離精密放大器 數(shù)據(jù)表.
德州儀器 (TI)，AMC23C11 具有可調(diào)閾值和鎖存功能的快速響應(yīng)增強(qiáng)型隔離式比較器 數(shù)據(jù)表。
德州儀器 (TI)，隔離相關(guān)術(shù)語(yǔ)
德州儀器 (TI)，隔離式放大器電壓檢測(cè) Excel 計(jì)算器 設(shè)計(jì)資源。