ZHCAF19 February   2025 AMC0106M05 , AMC0106M25

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2设计挑战
  6. 3设计方法
    1. 3.1 AMC0106Mxx 功能隔离式调制器
    2. 3.2 电路设计和布局
    3. 3.3 Sinc3 滤波器设计
  7. 4测试和验证
    1. 4.1 测试设置
    2. 4.2 数字接口
    3. 4.3 直流精度、噪声和有效位数
    4. 4.4 PWM 抑制
      1. 4.4.1 一个 PWM 周期内的直流相电流测量
      2. 4.4.2 100kHz PWM 下的交流相电流测量
    5. 4.5 自举电源验证和 AVDD 纹波抑制测试
      1. 4.5.1 低压纹波 LMG2100R044 自举电源
      2. 4.5.2 高压纹波分立式自举电源
  8. 5总结
  9. 6参考资料

一个 PWM 周期内的直流相电流测量

在本测试中,AMC0106M05 高侧电源 (AVDD) 由 LMG2100R044 GaN-FET 自举电源供电,这是 图 3-4 中所示的默认配置。

图 4-5图 4-6 显示了在 3A 相电流时使用电流探头测得的 PWM 开关相电压 W。W 相电压等于 AMC0106M05模拟接地 (AGND) 与数字接地 (DGND) 的共模电压。当高侧 GaN-FET 为硬开关时,从 0V 转换到 48V 期间为 13V/ns 的较高压摆率;当低侧 GaN-FET 为软开关(零电压开关)时,为 2.7V/ns 的较低压摆率。有关 GaN-FET 开关特性的更多信息,请参阅 LMG2100R044数据表。

 3A 电流下的 W 相电压上升沿图 4-5 3A 电流下的 W 相电压上升沿
 3A 电流下的 W 相电压下降沿图 4-6 3A 电流下的 W 相电压下降沿

图 4-7 显示了 AMC0106M05 的 W 相电压、相电流 W(使用电流探头测量)和电源电压 AVDD 的示波器图。平均 W 相电流为 3A,峰-峰电流纹波为 0.4APP,它与伺服电机定子时间常数成函数关系。

 一个 PWM 周期中的 W 相电压和电流图 4-7 一个 PWM 周期中的 W 相电压和电流

在第一个测试中,施加了具有恒定相位(330 度)和电压幅度的静态 3 空间矢量 PWM。电压幅度配置为强制实现恒定的电机电流。例如,W 相电流设置为 IW = 0A 或 3A,而 U 和 V 相电流为 IU = IV = –0.5 * IW

为了研究 PWM 开关对 AMC0106M05 测量精度的影响,sinc3 滤波器的转换启动在每个新 PWM 周期增加 60ns。PWM 频率为 10kHz,相应的 PWM 周期为 100µs。第一个转换的有效采样点在第一个 PWM 周期开始 14µs 后启动。对于第二个 PWM 周期,有效采样点为 14.06µs。对于第 600 个 PWM 周期,有效采样点为 50µs(中心与 PWM 对齐)。最后一个采取点位于第 1200 个 PWM 周期内,设置为 86µs。在最后一步中,1200 个结果叠加并绘制为单个 PWM 周期。

图 4-8 显示了 3A 相电流的结果。图 4-9 显示了 0A 相电流的结果。在这两种情况下,OSR 均为 32。相电流绘制在左轴,相电压绘制在右轴。

 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=32,电流为 3A,一个 PWM 周期)图 4-8 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=32,电流为 3A,一个 PWM 周期)
 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=32,电流为 0A,一个 PWM 周期)图 4-9 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=32,电流为 0A,一个 PWM 周期)

相电流为零时,在相位的 PWM 切换期间,对 AMC0106M05 输出信号没有明显的影响。无论是 2.7V/ns 低压摆率的 PWM 下降沿还是 13V/ns 高压摆率的上升沿,都不会干扰相电流测量。这证实了 AMC0106M05 具有较高的共模瞬态抗扰度 (CMTI)。

比较 AMC0106M05 相电流测量值与使用电流探头获得的测量值以验证结果。两个测量值在 图 4-10 中叠加。请注意,在电流探头测量(黑色迹线)中可以看到瞬态噪声,但在 AMC0106M05 测量(红色迹线)中未看到。

 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=32,3A 与电流探头测量值,一个 PWM 周期)图 4-10 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=32,3A 与电流探头测量值,一个 PWM 周期)

以 64 倍过采样率重复该测试。正如预期的那样,使用 64 倍过采样时的测量噪声显著降低。即使采用这种高分辨率测量,也不会看到 PWM 切换会影响 AMC0106M05 测量精度。

 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=64,电流为 3A,一个 PWM 周期)图 4-11 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=64,电流为 3A,一个 PWM 周期)
 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=64,电流为 0A,一个 PWM 周期)图 4-12 AMC0106M05 相电流 IW(OSR=64,电流为 0A,一个 PWM 周期)