ZHCUBV3 March   2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 TMCS1123
      2. 2.3.2 ADS7043
      3. 2.3.3 AMC1035
      4. 2.3.4 REF2033
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 霍尔效应电流传感器原理图设计
    2. 3.2 模数转换器
      1. 3.2.1 Δ-Σ 调制器
        1. 3.2.1.1 共模电压限制
        2. 3.2.1.2 输入滤波
        3. 3.2.1.3 用于连接 MCU 的接口
      2. 3.2.2 12 位 SAR ADC
        1. 3.2.2.1 共模电压限制
        2. 3.2.2.2 输入滤波
        3. 3.2.2.3 用于连接 MCU 的接口
    3. 3.3 电源和基准电压
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
    2. 4.2 软件要求
    3. 4.3 测试设置
      1. 4.3.1 注意事项
    4. 4.4 测试结果
      1. 4.4.1 直流性能
        1. 4.4.1.1 模数转换后的输出电压噪声和 ENOB
        2. 4.4.1.2 线性度和温漂
      2. 4.4.2 交流性能
        1. 4.4.2.1 SNR 测量
        2. 4.4.2.2 延迟测试
      3. 4.4.3 PWM 抑制
      4. 4.4.4 过流响应
      5. 4.4.5 相邻电流抑制
      6. 4.4.6 电源抑制比
      7. 4.4.7 数字接口
  11. 5与竞争对手器件的性能比较
    1. 5.1 有效位数
    2. 5.2 延迟
    3. 5.3 PWM 抑制
  12. 6设计和文档支持
    1. 6.1 设计文件
      1. 6.1.1 原理图
      2. 6.1.2 BOM
      3. 6.1.3 PCB 布局建议
        1. 6.1.3.1 布局图
    2. 6.2 工具与软件
    3. 6.3 文档支持
    4. 6.4 支持资源
    5. 6.5 商标
  13. 7作者简介

1 系统说明

对于交流逆变器和变速驱动器等应用，隔离式电流检测在 110V 至 690V 交流输入三相逆变器中至关重要。许多子系统中都会进行电流检测，例如电机驱动系统的电机相电流、直流链路电流或制动电流，如图 1-1 中所述。精确的相电流检测等会对矢量控制的工业驱动器三相逆变器的性能产生重大影响。通常会测量直流链路电流和制动电流来检测系统故障或误接线而导致的过流或短路事件，而快速响应对于断开相关电源开关并防止进一步损坏至关重要。额外的电流检测对于诊断、监控和预测性维护非常重要，例如通过分析电机电流谐波来检测轴承磨损、估算电机温度或监测输入功率。

GUID-20240201-SS0I-7WLN-9RXD-VRX8C4CXJKVB-low.svg图 1-1 三相逆变器中的电流检测选项

对于高达 100A 左右的电流范围，通常会使用 TMCS1123 等封装内霍尔效应电流传感器 IC，以及基于分流器的设计（使用 AMC1300 等隔离式放大器或 AMC1306 等隔离式调制器）。

基于直列式分流器的设计提供了高线性度、高精度和超低噪声选项，以使用三相逆变器测量电机电流。然而，这些设计需要高侧浮动电源，这在系统中并不总是可用，并且分流器的功率损耗会限制最大连续电流范围。

封装内霍尔效应电流传感器不需要高侧浮动电源并提供固有隔离。这些传感器具有非常低的导体电阻（例如 TMCS1123 为 0.67µΩ）以及固有隔离。TMCS1123 等霍尔效应电流传感器通常具有较低的传播延迟，并包含响应速度超快的过流保护功能，因此可提供单芯片模拟电流检测选项。相反，与基于分流器的设计相比，使用霍尔效应传感器时，系统中可实现的信噪比和有效位数通常更低。

在所有需要测量高侧直流链路电流并监测是否存在过流的三相逆变器系统中，TMCS1123 器件不需要以 VDC 电压为基准的额外隔离式高侧电源，也无需分流器。因此，使用该器件可以解决系统成本问题并实现快速过流检测，过流范围高达满量程输入电流范围的 2.5 倍。

在交流逆变器和变速驱动器等应用中，TMCS1123 增强型隔离式封装内霍尔传感器有助于降低相电流检测和过流检测的系统成本。TMCS1123 的超低传播 (600ns) 可实现更高带宽的电流控制算法和更快的扭矩响应，比如直接扭矩控制、迟滞控制和快速电流环路 (FCL)，如图 1-2 所示。快速电流环路 (FCL) 将总电流控制环路延迟降低到原来的三分之一，从而实现带宽更高的闭环电流控制和更短的响应时间。

GUID-20240201-SS0I-7SKR-MW9Q-XXDGMB5R9MBR-low.svg图 1-2 快速电流环路与采用双 PWM 更新的传统电流环路控制