ZHCY211 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.   引言
  3.   隔离式信号链简介
    1.     比较隔离式放大器和隔离式调制器
      1.      摘要
      2.      隔离式放大器简介
      3.      隔离式调制器简介
      4.      隔离式放大器和隔离式调制器的性能比较
      5.      牵引逆变器中的隔离式调制器
      6.      隔离式放大器和调制器建议
      7.      结语
    2.     TI 具有超宽爬电距离和间隙的先进隔离式放大器
      1.      应用简报
  4.   选择树
  5.   电流检测
    1.     隔离式数据转换器的分流电阻选型
      1.      17
    2.     隔离式电流检测的设计注意事项
      1.      19
      2.      结语
      3.      参考资料
      4.      相关网站
    3.     具有 ±50mV 输入和单端输出的隔离式电流检测电路
      1.      24
    4.     具有 ±50mV 输入和差分输出的隔离式电流检测电路
      1.      26
    5.     具有 ±250mV 输入范围和单端输出电压的隔离式电流检测电路
      1.      设计目标
      2.      设计说明
      3.      设计说明
      4.      设计步骤
      5.      设计仿真
      6.      直流仿真结果
      7.      闭环交流仿真结果
      8.      瞬态仿真结果
      9.      设计参考资料
      10.      设计采用的隔离式放大器
      11.      设计备选隔离式放大器
    6.     具有 ±250mV 输入和差分输出的隔离式电流测量电路
      1.      设计目标
      2.      设计说明
      3.      设计注意事项
      4.      设计步骤
      5.      设计仿真
      6.      直流仿真结果
      7.      闭环交流仿真结果
      8.      瞬态仿真结果
      9.      设计参考资料
      10.      设计采用的运算放大器
      11.      设计备选运算放大器
    7.     隔离式过流保护电路
      1.      52
    8.     将差分输出（隔离式）放大器连接到单端输入 ADC
      1.      54
    9.     利用 AMC3311 为 AMC23C11 供电以实现隔离式检测和故障检测
      1.      应用简报
    10.     具有前端增益级的隔离式电流检测电路
      1.      58
    11.     隔离式分流器和闭环电流检测的精度比较
      1.      60
  6.   电压感测
    1.     利用隔离式电压检测充分提高功率转换和电机控制效率
      1.      63
      2.      高压检测解决方案
      3.      集成电阻器件
      4.      单端输出器件
      5.      集成隔离式电压检测用例
      6.      结语
      7.      其他资源
    2.     借助集成高压电阻隔离式放大器和调制器提高精度和性能
      1.      摘要
      2.      简介
      3.      高电压电阻隔离式放大器和调制器的优势
        1.       节省空间
        2.       集成高压电阻的温度漂移和使用寿命漂移更低
        3.       精度结果
        4.       完全集成电阻与附加外部电阻示例
        5.       器件选择树和交流/直流常见用例
      4.      总结
      5.      参考资料
    3.     适用于电压检测应用且具有差分输出、单端固定增益输出和单端比例式输出的隔离式放大器
      1.      摘要
      2.      引言
      3.      差分输出、单端固定增益输出和单端比例式输出概述
        1.       具有差分输出的隔离式放大器
        2.       具有单端固定增益输出的隔离式放大器
        3.       具有单端比例式输出的隔离式放大器
      4.      应用示例
        1.       产品选择树
      5.      总结
      6.      参考资料
    4.     具有 ±250mV 输入和差分输出的隔离式电压测量电路
      1.      93
    5.     使用 AMC3330 进行线间隔离式电压测量的分接抽头连接
      1.      95
    6.     具有隔离放大器和伪差分输入 SAR ADC 的 ±12V 电压检测电路
      1.      97
    7.     具有隔离式放大器和差分输入 SAR ADC 的 ±12V 电压检测电路
      1.      99
    8.     隔离式欠压和过压检测电路
      1.      101
    9.     隔离式过零检测电路
      1.      103
    10.     具有差分输出的 ±480V 隔离式电压检测电路
      1.      105
  7.   EMI 性能
    1.     借助隔离式放大器实现出色的辐射发射 EMI 性能
      1.      借助隔离式放大器实现出色的辐射发射 EMI 性能
      2.      引言
      3.      当前一代德州仪器 (TI) 隔离式放大器的辐射发射性能
      4.      前几代德州仪器 (TI) 隔离式放大器的辐射发射性能
      5.      结论
      6.      参考文献
    2.     衰减 AMC3301 系列辐射发射 EMI 的最佳实践
      1.      摘要
      2.      引言
      3.      输入连接对 AMC3301 系列辐射发射的影响
      4.      衰减 AMC3301 系列的辐射发射
        1.       铁氧体磁珠和共模扼流圈
        2.       AMC3301 系列的 PCB 原理图和布局最佳实践
      5.      使用多个 AMC3301 器件
        1.       器件布置方式
        2.       多个 AMC3301 的 PCB 布局最佳实践
      6.      结论
      7.      AMC3301 系列表
  8.   终端设备
    1.     比较 HEV/EV 中基于采样电阻和基于霍尔传感器的隔离式电流检测解决方案
      1.      128
    2.     直流电动汽车充电应用中电流检测的设计注意事项
      1.      摘要
      2.      引言
        1.       电动汽车直流充电站
        2.       电流检测技术选择和等效模型
          1.        使用基于分流器的解决方案检测电流
          2.        检测技术的等效模型
      3.      交流/直流转换器中的电流检测
        1.       交流/直流级的基本硬件和控制说明
          1.        交流电流控制环路
          2.        直流电压控制环路
        2.       A 点和 B 点 – 交流/直流级交流相电流检测
          1.        带宽的影响
            1.         稳态分析：基波电流和过零电流
            2.         瞬态分析：阶跃功率和电压骤降响应
          2.        延迟的影响
            1.         故障分析：电网短路
          3.        增益误差的影响
            1.         增益误差导致的交流/直流级功率扰动
            2.         交流/直流级对增益误差引起的功率扰动的响应
          4.        偏移的影响
        3.       C 点和 D 点 – 交流/直流级直流链路电流检测
          1.        带宽对前馈性能的影响
          2.        延迟对电源开关保护的影响
          3.        增益误差对功率测量的影响
            1.         瞬态分析：D 点的前馈
          4.        偏移的影响
        4.       A 点、B 点、C1/2 点和 D1/2 点的优缺点汇总以及产品建议
      4.      直流/直流转换器中的电流检测
        1.       具有相移控制功能的隔离式直流/直流转换器的基本工作原理
        2.       E、F 点 - 直流/直流级电流检测
          1.        带宽的影响
          2.        增益误差的影响
          3.        偏移误差的影响
        3.       G 点 - 直流/直流级谐振回路电流检测
        4.       检测点 E、F 和 G 汇总以及产品建议
      5.      结语
      6.      参考资料
    3.     在电机驱动器中使用隔离比较器进行故障检测
      1.      引言
      2.      电机驱动器简介
      3.      了解电机驱动器中的故障事件
      4.      在电机驱动器中实现可靠的检测和保护
      5.      用例 1：双向同相过流检测
      6.      用例 2：DC+ 过流检测
      7.      用例 3：DC– 过流和短路检测
      8.      用例 4：直流链路（DC+ 到 DC–）过压和欠压检测
      9.      用例 5：IGBT 模块过热检测
    4.     在电机驱动器的 UCC23513 光兼容隔离式栅极驱动器中实现分立式 DESAT
      1.      摘要
      2.      引言
      3.      具有集成 DESAT 的隔离式栅极驱动器的系统挑战
      4.      使用 UCC23513 和 AMC23C11 的系统方法
        1.       系统概述和主要规格
        2.       原理图设计
          1.        电路原理图
          2.        配置 VCE(DESAT) 阈值和 DESAT 偏置电流
          3.        DESAT 消隐时间
          4.        DESAT 抗尖峰脉冲滤波器
        3.       参考 PCB 布局
      5.      仿真和测试结果
        1.       仿真电路和结果
          1.        仿真电路
          2.        仿真结果
        2.       三相 IGBT 逆变器的测试结果
          1.        制动 IGBT 测试
          2.        具有相间短路保护功能的三相逆变器的测试结果
      6.      总结
      7.      参考资料
    5.     交流电机驱动器中的隔离式电压检测
      1.      引言
      2.      结论
      3.      参考文献
    6.     在服务器 PSU 中实现高性能隔离式电流和电压检测
      1.      应用简报
  9.   其他参考设计/电路
    1.     为隔离式放大器设计自举电荷泵电源
      1.      摘要
      2.      引言
      3.      自举电源设计
        1.       选择电荷泵电容器
        2.       在 TINA-TI 中仿真
        3.       使用 AMC1311-Q1 进行硬件测试
      4.      总结
      5.      参考资料
    2.     隔离式调制器与 MCU 之间的数字接口的时钟边沿延迟补偿
      1.      摘要
      2.      引言
      3.      数字接口时序规格的设计挑战
      4.      具有时钟边沿延迟补偿的设计方法
        1.       具有软件可配置相位延迟的时钟信号补偿
        2.       具有硬件可配置相位延迟的时钟信号补偿
        3.       通过时钟返回进行时钟信号补偿
        4.       通过 MCU 的时钟反相来实现时钟信号补偿
      5.      测试和验证
        1.       测试设备和软件
        2.       具有软件可配置相位延迟的时钟信号补偿测试
          1.        测试设置
          2.        测试测量结果
        3.       通过 MCU 上的时钟反相进行时钟信号补偿的测试
          1.        测试设置
          2.        测试测量结果
            1.         测试结果 – GPIO123 时钟输入无时钟反相
            2.         测试结果 – GPIO123 时钟输入的时钟反相
        4.       通过计算工具进行数字接口时序验证
          1.        不使用补偿方法的数字接口
          2.        常用方法 - 降低时钟频率
          3.        具有软件可配置相位延迟的时钟边沿补偿
      6.      结语
      7.      参考资料
    3.     利用 AMC3311 为 AMC23C11 供电以实现隔离式检测和故障检测
      1.      应用简报

引言

与汽油或柴油车辆相比，电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 具有更高的燃油效率和更低的排放量，并且使用可再生能源供电，因此其全球市场正以迅猛速度增长。要控制 HEV/EV 动力总成子系统（例如牵引逆变器、车载充电器(OBC)、直流/直流转换器和电池管理系统 (BMS)）的能量流并优化效率，精准的电流测量至关重要。这些高电压子系统必须在通常大于 400V 的高电压下测量大电流。因此，在严苛的汽车环境中进行此类电流测量时需要实现隔离和高性能。

不同的隔离式电流测量方法

每个 HEV/EV 应用都具有不同的成本、精度、信号带宽、延迟、测量范围、隔离等级和封装尺寸要求，有多种隔离式电流测量方法可供使用。不过，HEV/EV 子系统中使用的主要方法有两种，一种是基于采样电阻：使用隔离式放大器（图 68）或隔离式调制器（图 69），另一种是基于霍尔传感器：使用开环（图 70）或闭环（图 71）霍尔传感器。

隔离式放大器图 68 隔离式放大器
隔离式调制器图 69 隔离式调制器
开环霍尔传感器图 70 开环霍尔传感器
闭环霍尔传感器图 71 闭环霍尔传感器

基于采样电阻和基于霍尔传感器方法的比较

过去，设计人员更偏向将基于采样电阻的解决方案用于低电流 (<50A) 测量，将基于霍尔传感器的解决方案用于高电流 (>50A) 测量。但是，由于电流测量精度要求越来越高，汽车供应商逐渐从基于霍尔传感器的方法转而采用基于采样电阻的方法，尤其是在高电流环境中。汽车供应商甚至趋向于从基于隔离式放大器的解决方案转向基于隔离式调制器的解决方案，以便进一步提高测量精度。

德州仪器 (TI) 提供先进的隔离式放大器和隔离式调制器，配合高精度采样电阻使用，可帮助在整个温度范围内实现非常精确的隔离式电流测量。表 10 显示了在高电流汽车环境中，基于采样电阻和基于霍尔传感器的隔离式电流检测解决方案的基本差异。

表 10 基于采样电阻和基于霍尔传感器的隔离式电流检测之间的差异
类别 基于采样电阻 基于霍尔传感器
解决方案尺寸 类似 类似
偏移 超低 中
不同温度下的温漂 低 中
精度 校准后 <0.5% 校准后 <2%
噪声 超低 高
带宽 类似 类似
延迟 类似 类似
非线性度 超低 高
长期稳定性 非常高 中
成本 类似 类似
振动影响 超低 低
功率耗散 低 超低
定制 灵活 受限

基于采样电阻和基于霍尔传感器方法的分析

  • 霍尔传感器本来就是隔离的，允许采用单模块方法。另一方面，基于采样电阻的解决方案则需要一个隔离式放大器或调制器，以及一个用于高共模电压侧的隔离式电源。
  • 基于采样电阻的解决方案具有非常低的初始失调电压，随温度变化的温漂较低并且不易受到外部磁场的影响。
  • 与基于霍尔传感器的非线性解决方案相比，基于采样电阻的解决方案在整个电压范围内是线性的，尤其是在过零点处和磁芯饱和区域附近时。
  • 基于霍尔传感器的解决方案只能进行一次基本校准，而基于采样电阻的解决方案可在整个温度范围内实现更高的直流精度。由于对外部磁场的敏感度有限，基于采样电阻的解决方案的准确度要高得多，在低电流情况下尤其如此。
  • 直列式采样电阻上的压降会导致产生热耗散和功率损耗。但是，随着采样电阻技术的改进，采样电阻变得更轻便、欧姆值更小、精度和漂移性能也得到改善。使用低欧姆值采样电阻可降低热耗散。此外，德州仪器 (TI) 的隔离式放大器和调制器支持非常小的输入电压范围（±50mV 和 ±250mV），并具有出色的总体精度。采样电阻技术的这些改进，加上可以使用具有小输入范围的隔离式器件，可使系统在不影响总体测量精度的情况下实现更低的热耗散。
  • 霍尔传感器的工作温度范围一般是有限的（通常为 –40°C 至 +85°C），而基于采样电阻的解决方案可支持更高的工作温度范围（通常为 –40°C 至 +125°C）。
  • 基于霍尔传感器的解决方案和基于采样电阻的隔离式放大器解决方案提供类似的信号带宽，通常高达几百千赫兹 (kHz)。不过，隔离式调制器提供一个高速位流输出，支持用户在外部实施和自定义数字滤波。借助此类定制，用户可以开发具有高信号带宽和低延迟的解决方案。

牵引逆变器中基于采样电阻的隔离式电流检测

牵引逆变器控制电机，是 HEV/EV 传动系统中的关键元件。牵引逆变器需要在高共模电压下进行准确的电流检测。因此，可以使用两种基于采样电阻的方法之一来实现牵引逆变器中的电流测量。

图 72 展示了热侧（高共模电压）采样电阻上的压降通过汽车级增强型隔离式放大器（如 AMC1301-Q1）与冷侧隔离。

图 73 展示了第二种基于采样电阻的测量方法，该方法使用汽车级增强型隔离式调制器（如 AMC1305M25-Q1）将热侧采样电阻上的压降与冷侧隔离。

使用隔离式放大器进行隔离式电流测量图 72 使用隔离式放大器进行隔离式电流测量
使用隔离式调制器进行隔离式电流测量图 73 使用隔离式调制器进行隔离式电流测量

为了提高测量精度，请使用隔离式调制器，因为该解决方案无需额外的模数转换级，并可以避免因此造成的相关误差。隔离式调制器的高速位流输出由 TI C2000 系列（具有内置 Σ-Δ 滤波器模块 (SDFM)）等微控制器 (MCU) 进行滤波，或由 FPGA 进行滤波，从而使用户能够对信号带宽和精度进行微调。

汽车隔离式器件建议

器件 隔离 说明
AMC1305-Q1 增强型 ±50mV、±250mV 隔离式调制器
AMC1301-Q1 增强型 ±250mV 隔离式放大器
AMC1302-Q1 增强型 ±50mV 隔离式放大器

结语

HEV/EV 子系统中的隔离式电流检测有多种测量方法，包括基于采样电阻的方法和基于霍尔传感器的方法。随着经济实惠的高精度采样电阻以及高性能隔离式放大器和调制器的不断发展，基于采样电阻的解决方案已成为基于霍尔传感器的传统解决方案的良好替代方案。