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

电路设计和布局

图 3-4 显示了使用功能隔离式调制器 AMC0106M05 (U8)(线性输入电压范围为 ±50mV)和 1mΩ 3W 分流器 (R39) 的相电流检测子系统的原理图。1mΩ 分流电阻值决定了线性输入范围为 ±50A。AMC0106M05 具有 ±64mV 的削波范围,因此最大电流范围为 ±64A。分流器在 35ARMS 时的功耗为 1.25W。

 使用 LMG2100R44 自举电源的 AMC0106M05 原理图图 3-4 使用 LMG2100R44 自举电源的 AMC0106M05 原理图

隔离式调制器前面的差分抗混叠低通滤波器(R41=10Ω,R45=10Ω,C61=10nF)的截止频率为 795kHz,有助于提高信号路径的信噪比性能。使用低通滤波器的目的是将高频输入噪声衰减至低于测量所需的噪声水平。如果没有输入滤波器,接近采样频率 (fCLKIN) 或采样频率倍数的噪声会被 Δ-Σ 调制器混叠到低频,并通过数字低通滤波器。电容器 C65=1nF 和 C66=1nF 是可选电容器,用于改善高于 10MHz 的频率下的共模输入电压抑制性能。C65 和 C66 的大小比 C61 小 10 倍。为了获得最佳性能,请确保 C65 和 C66 值的匹配度优于 5%。C65 和 C66之间的不匹配会导致共模瞬变期间出现差分输入误差。NP0 型电容器具有低温漂,非常适合用于共模滤波。

模拟电源 AVDD 通过 100nF 电容器 C56 进行去耦。AVDD 由两个自举电源选项之一供电。默认选项利用具有 C40=4.7µF 和限流电阻器 R15=3Ω 的 LMG2100R044 自举电源。自举二极管集成在 LMG2100R044 GaN-FET 中。AMC0106M05 通常从 AVDD 电源获取 6.6mA 电流。此配置允许在 10kHz 至 100kHz 的 PWM 频率下工作,最大连续占空比约为 95%。更多详细信息,请参阅测试结果。

电阻器 R14=0Ω 是使用单独自举电源的配置选项。该电阻器包含一个超快整流二极管 D1、一个 4.7µF 电容器 C57 和一个 3Ω 限流电阻器 R34,未安装默认选项。

数字电源 DVDD 通过电容器 C58=2.2µF 和 C59=100nF 进行去耦。串联 0Ω 电阻器 (R37) 是可选铁氧体磁珠的占位元件。铁氧体磁珠有助于减少瞬态负载电流尖峰到 3.3V 平面的耦合,因此可提高 EMI 性能。

AMC0106M05 DOUT 引脚上的 50Ω 串联线路端接电阻器 R40 可提高信号完整性。可选电容器 C62=33pF 可降低调制器输出位流信号的压摆率,从而进一步降低 EMI。有关改进隔离式调制器到微控制器的数字接口的更多信息,请参阅在电机驱动器中使用隔离式 Δ-Σ 调制器提高信号完整性隔离式调制器与 MCU 之间的数字接口的时钟边沿延迟补偿

图 3-5 显示了电路板的布局,其中分流器 (R39) 位于 PCB 顶部,AMC0106M05 (U8) 位于 PCB 底部。分流器的端子通过开尔文连接方式连接到顶层上的两个串联输入电阻器 R41 和 R45。在电阻器的另一侧,这两个信号都通过过孔连接到位于底层的 AMC0106M05 的相应输入引脚(INN 和 INP)。去耦电容器 C61 尽可能靠近输入引脚 INN 和 INP 放置,并且与 AMC0106M05 位于同一层。面向 U3 LMG2100R044 GaN-FET 开关节点 (PH-C) 的分流端子通过过孔连接到 AMC0106M05 的模拟 GND (AGND) 引脚。AVDD 去耦电容器 C56 放置在底层靠近 AVDD 引脚的位置,并连接到同一层上的 AGND 布线。

 AMC0106M05 顶层和底层 PCB 布局图 3-5 AMC0106M05 顶层和底层 PCB 布局