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.   1
  2.   Einführung
  3.   Einführung in die isolierte Signalkette
    1.     Vergleich isolierter Verstärker und isolierter Modulatoren
      1.      Kurzfassung
      2.      Einführung in isolierte Verstärker
      3.      Einführung in isolierte Modulatoren
      4.      Leistungsvergleich zwischen isolierten Verstärkern und isolierten Modulatoren
      5.      Isolierte Modulatoren in Traktionsumrichtern
      6.      Isolierte Verstärker und Modulatoren, Empfehlungen
      7.      Fazit
    2.     Die ersten Isolationsverstärker von TI mit extrem breiten Luft- und Kriechstrecken
      1.      Anwendungshinweis
  4.   Auswahlbäume
  5.   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 Verstärker
      11.      Design Alternativer Isolierter Verstärker
    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 Operationsverstärker
      11.      Design alternativer Operationsverstärker
    7.     Isolierter Überstromschutzschaltkreis
      1.      52
    8.     Anschluss eines Differenzialausgangsverstärkers (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-Verstärkungsstufe
      1.      58
    11.     Genauigkeitsvergleich von isolierten Shunt- und Geschlossener Regelkreis-Strommessungen
      1.      60
  6.   Spannungserfassung
    1.     Maximieren Sie die Leistungswandlung und die Wirksamkeit der Motorsteuerung durch isolierte Spannungserfassung
      1.      63
      2.      Lösungen zur Hochspannungserfassung
      3.      Integrierte Widerstandsbausteine
      4.      Unsymmetrische Ausgangsspannung
      5.      Anwendungsfälle für integrierte isolierte Spannungserkennung
      6.      Fazit
      7.      Weitere Ressourcen
    2.     Höhere Genauigkeit und Leistung mit integrierten isolierten Verstärkern und Modulatoren mit Hochspannungswiderstand
      1.      Kurzfassung
      2.      Einführung
      3.      Vorteile von isolierten Verstärkern und Modulatoren mit Hochspannungswiderstand
        1.       Platzsparend
        2.       Verbesserte Temperatur- und Lebensdauerdrift von integrierten HV-Widerständen
        3.       Ergebnisse mit hoher Genauigkeit
        4.       Beispiel für vollständig integrierte Widerstände vs. Zusätzlicher externer Widerstand
        5.       Bausteinauswahlbaum und gängige AC/DC-Anwendungsfälle
      4.      Zusammenfassung
      5.      Quellennachweise
    3.     Isolierte Verstärker mit differenziellen, unsymmetrischen Festverstärkern und ratiometrischen Ausgängen für Spannungssensoranwendungen
      1.      Kurzfassung
      2.      Einführung
      3.      Übersicht über differenzielle, unsymmetrische und ratiometrische Ausgänge mit fester Verstärkung
        1.       Isolierte Verstärker mit Differenzausgang
        2.       Isolierte Verstärker mit unsymmetrischem Ausgang mit fester Verstärkung
        3.       Trennverstärker mit unsymmetrischem, ratiometrischem Ausgang
      4.      Anwendungsbeispiele
        1.       Produktauswahlbaum
      5.      Zusammenfassung
      6.      Quellennachweise
    4.     Isolierte Spannungsmessschaltung mit ±250 mV-Eingang und Differenzausgang
      1.      93
    5.     Split-Tap-Verbindung für isolierte Line-to-Line-Spannungsmessung mit AMC3330
      1.      95
    6.     ±12 V-Spannungssensorschaltung mit isoliertem Verstärker und pseudo-differenziellem Eingang SAR-ADC
      1.      97
    7.     ±12 V-Spannungssensorschaltung mit isoliertem Verstärker und SAR-ADC mit Differenzeingang
      1.      99
    8.     Isolierter Schaltkreis zur Erkennung von Unter- und Überspannung
      1.      101
    9.     Isolierter Nulldurchgangsschaltkreis
      1.      103
    10.     Isolierter Spannungssensorschaltkreis mit ±480 V und Differenzausgang
      1.      105
  7.   EMI-Leistung
    1.     Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verstärkern
      1.      Beste EMI-Leistung in ihrer Klasse bei Strahlungsemissionen mit isolierten Verstärkern
      2.      Einführung
      3.      Aktuelle Generation von isolierten Verstärkern von Texas Instruments Strahlungsemissionenleistung
      4.      Frühere Generationen von isolierten Verstärkern von Texas Instruments strahlen Störstrahlungsleistung aus
      5.      Fazit
      6.      Quellennachweise
    2.     Bewährte Methoden zur Dämpfung von EMI-Störstrahlungen der AMC3301-Familie
      1.      Kurzfassung
      2.      Einführung
      3.      Auswirkungen der Eingangsanschlüsse auf die Strahlungsemissionen der AMC3301-Familie
      4.      Dämpfung der Strahlungsemissionen der AMC3301-Familie
        1.       Ferritperlen und Gleichtaktdrosseln
        2.       Leiterplatten-Schaltpläne und bewährte Methoden für das Layout für die AMC3301-Familie
      5.      Verwendung mehrere AMC3301-Geräte
        1.       Bausteinausrichtung
        2.       Bewährte Methoden für das Leiterplatten-Layout für mehrere AMC3301
      6.      Fazit
      7.      Tabelle der AMC3301-Familie
  8.   Endgeräte
    1.     Vergleich von isolierten Shunt- und Hall-basierten Strommesslösungen 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 äquivalentes Modell
          1.        Strommessung mit Shunt-basierter Lösung
          2.        Äquivalenzmodell 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
            1.         Stationäre Zustandsanalyse: Grund- und Nulldurchgangs-Ströme
            2.         Transientenanalyse: Sprungleistung und Spannungseinbruchverhalten
          2.        Auswirkungen der Latenz
            1.         Fehleranalyse: Kurzschluss im Stromnetz
          3.        Auswirkungen des Verstärkungsfehlers
            1.         Spannungsstörung in AC/DC durch Verstärkungsfehler
            2.         AC/DC-Antwort auf durch Verstärkungsfehler verursachte Stromversorgungsstörung
          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 Verstärkungsfehlers auf die Leistungsmessung
            1.         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 Produktvorschläge
      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 Verstärkungsfehlers
          3.        Auswirkung des Offsetfehlers
        3.       Punkt G – DC/DC-Tankstrommessung
        4.       Zusammenfassung der Sensorpunkte E, F, G und Produktvorschläge
      5.      Fazit
      6.      Quellennachweise
    3.     Verwendung isolierter Komparatoren zur Fehlererkennung in Elektromotorantrieben
      1.      Einführung
      2.      Einführung in Elektromotorantriebe
      3.      Verständnis von Fehlerereignissen in Elektromotorantrieben
      4.      Zuverlässige Erkennung und Schutz in Elektromotorantrieben
      5.      Anwendungsfall Nr. 1: Bidirektionale Phasenüberstromerkennung
      6.      Anwendungsfall Nr. 2: DC+-Überstromerkennung
      7.      Anwendungsfall Nr. 3: DC–Überstrom- oder Kurzschlusserkennung
      8.      Anwendungsfall Nr. 4: DC-Link (DC+ zu DC-) Überspannungs- und Unterspannungserkennung
      9.      Anwendungsfall Nr. 5: Übertemperaturerkennung des IGBT-Moduls
    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.     Hochleistungsfähige isolierte Strom- und Spannungsmessung in Server-Netzteilen
      1.      Anwendungshinweis
  9.   Zusätzliche Referenzdesigns/Schaltkreise
    1.     Entwicklung einer Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung für einen isolierten Verstärker
      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.     Taktflankenverzögerungskompensation mit isolierten Modulatoren Digitale Schnittstelle zu MCUs
      1.      Zusammenfassung
      2.      Einführung
      3.      Design-Herausforderung durch Timing-Spezifikationen für digitale Schnittstellen
      4.      Designansatz mit Taktflankenverzögerungskompensation
        1.       Taktsignalkompensation mit Softwarekonfigurierbarer Phasenverzögerung
        2.       Taktsignalkompensation mit Hardware-konfigurierbarer Phasenverzögerung
        3.       Taktsignalkompensation durch Taktrückkehr
        4.       Taktsignalkompensation durch Taktumkehr an der MCU
      5.      Test und Validierung
        1.       Prüfausrüstung und Software
        2.       Testen der Taktsignalkompensation mit softwarekonfigurierbarer Phasenverzögerung
          1.        Testeinrichtung
          2.        Test-Messergebnisse
        3.       Testen der Taktsignalkompensation durch Taktumkehr an der MCU
          1.        Testeinrichtung
          2.        Test-Messergebnisse
            1.         Testergebnis – Keine Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
            2.         Testergebnis – Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
        4.       Validierung des Timings digitaler Schnittstellen durch Berechnungstool
          1.        Digitale Schnittstelle ohne Kompensationsmethode
          2.        Häufig verwendete Methode – Reduzierung der Taktfrequenz
          3.        Taktflankenkompensation Mit Software-konfigurierbarer Phasenverzögerung
      6.      Fazit
      7.      Quellennachweise
    3.     Verwendung von AMC3311 zur Stromversorgung des AMC23C11 für isolierte Sensorik und Fehlererkennung
      1.      Anwendungshinweis

Beispiel für vollständig integrierte Widerstände vs. Zusätzlicher externer Widerstand

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

Einige Anwendungen können alternativ die Integration eines externen Widerstands in Betracht ziehen, um die Verstärkung des internen Widerstandsteilers manuell anzupassen. Dies ist machbar. Allerdings führt der Vorbehalt wieder zu Temperaturdrift und Verstärkungsfehlern, die bei der Verwendung integrierter Widerstandsbausteine praktisch vergessen sind. Mit integrierten Widerständen kann die Verstärkungsdrift von HV- und LV-Widerständen in die gleiche Richtung driften und über die Temperatur stabil bleiben und effektiv ungemessen bleiben. Bei der Einführung eines externen Widerstands, REXT, kann sich die Verstärkungsdrift der internen Widerstände und REXT im schlimmsten Fall in entgegengesetzte Richtungen verschieben und dem System einen sekundären Fehler hinzufügen. Wenn ein Benutzer beispielsweise 1.200 V auf einem 1.000-V-Gerät erfassen möchte, kann er die folgende Demonstration in Betracht ziehen:

Schaltpläne zur Variation des VerstärkungsfehlerwiderstandsteilersAbbildung 43 Schaltpläne zur Variation des Verstärkungsfehlerwiderstandsteilers

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

Für 1.000-V-Bausteine: RHV = 12,5 MΩ; RSNS = 12,5 KΩ

Integrierte Widerstände haben eine Toleranz von ±20 %. Sowohl der HV- als auch der LV-Widerstand, RHV und RSNS, driften in die gleiche Richtung.

Nennwiderstand-Teilerspannung am SNSP-Pin:

Gleichung 14. V N O M   =   V P E A K × R S N S R H V + R S N S  
Gleichung 15. V N O M   =   1000 V × 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 × R S N S + 20 % R H V + 20 % + R S N S + 20 %  
Gleichung 17. V M A X =   1000 V × 15 . 0 k Ω 15 . 0 M Ω + 15 . 0 k Ω   =   0 . 999 V

Bezogen auf Verstärkungsfehler 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 ) × 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 ) × 2 V   =   0 V
Gleichung 20. G a i n   E r r o r   %   =   V M A X - V N O M V N O M × 100
Gleichung 21. G a i n   E r r o r   %   =   0 . 999 V - 0 . 999 V 0 . 999 V × 100   =   0 %

Wenn der Vollausschlag-Eingangsbereich nicht maximiert wird, kann dies zu einem größeren 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: RHV = 12,5 MΩ; RSNS = 12,5 KΩ

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

Gleichung 22. R E X T ∥ 12 . 5 k Ω 12 . 5 M Ω +   R E X T ∥ 12 . 5 k Ω   =   1 1200
Gleichung 23. R E X T =   62 . 8 k Ω

Integrierte Widerstände haben eine Toleranz von ±20 % und externe Widerstände eine Toleranz von 0,1 %. Im schlimmsten Fall kann REXT in die entgegengesetzte Richtung von RHV und RSNS driften.

Nennwiderstand-Teilerspannung mit externem Widerstand am SNSP-Pin:

Gleichung 24. V N O M   =   V P E A K × 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   =   12 . 5 k Ω × 62 . 8 k Ω 12 . 5 k Ω + 62 . 8 k Ω   =   10 . 4 k Ω
Gleichung 26. V N O M   =   1200 V × 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 × 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 %   =   10 . 0 k Ω × 62 . 9 k Ω 10 . 0 k Ω + 62 . 9 k Ω   =   8 . 63 k Ω
Gleichung 29. V M A X =   1200 V × 8 . 63 k Ω 10 . 0 M Ω + 8 . 63 k Ω   =   1 . 03 V
Bezogen auf Verstärkungsfehler 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 ) × 2 V   =   0 . 069 V
Gleichung 31. G a i n   E r r o r   %   =   1 . 03 V - 1 . 00 V 1 . 00 V × 100   =   3 . 44 %

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