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利用單電源隔離放大器和ADC簡化隔離電流和電壓感應設計

2020年11月19日 10:00 次閲讀

我説的“它”指的就是電流隔離。

包括我上述提及的系統在內,許多系統需要通過隔離勢壘將電流和電壓信息從一個電源域傳輸到另一個電源域,以便進行監視和控制。那麼如何在隔離勢壘上傳輸模擬信息呢?答案是使用隔離放大器和隔離模數轉換器(ADCs),後者也被稱為隔離δ-Σ調製器。

設計這些系統時,面臨的一大難題是如何為隔離放大器或ADC供電。通常來説,它們需要兩個電源——高側電源和低側電源(在圖1的左圖分別顯示為VDD1和VDD2)。低壓側通常由為數字控制器供電的相同電源供電,但許多系統的高側沒有可用的電源。這就意味着必須在高側設計分立的隔離電源(但這會增加解決方案尺寸、物料清單[BOM]數量和解決方案成本),從而增加設計和印刷電路板PCB)佈局的複雜性。

為解決這一設計難題,我們開發了一系列可使用低側電源工作的隔離放大器和ADC。圖1所示為需要兩個電源(左)的標準隔離轉換器和可使用單電源(右)工作的AMC3301系列之間的差異。

圖1:傳統隔離放大器與單電源隔離放大器

這些新器件包括一個全集成DC/DC轉換器級,可在內部產生高側電源。這種DC/DC轉換器的架構經過優化,可從高側低壓差調節器(LDO)輸出引腳(通常表示為HLDOOUT)為輔助電路(如有源濾波器、前置放大器比較器)提供高達1mA的額外直流電流。

單電源操作如何簡化設計

單電源工作的優勢包括:

·解決方案尺寸更小、物料清單(BOM)減少、系統成本更低。集成的DC/DC轉換器不再需要分立電源(如專用隔離電源)以及專用變壓器、變壓器驅動器和LDO的組合。這種集成可為空間受限的應用創建緊湊的系統設計,並可減少BOM數量,降低系統成本。

·有助於簡化設計和佈局。無需擔心是否能夠使用高側電源,可更輕鬆地設計基於分流器的高精度電流和電壓感應。你可以:

o通過消除對集中式電源的需求,可藉助模塊化PCB設計實現更高的複用率。

o實現具有更少走線和更少電源佈線的雙層電路板設計

o在無共用中性線的多相系統中進行相間電壓測量時,降低設計複雜性。你可以消除原本需要的分立隔離電源。

·分流器佈置的靈活性。在傳統架構中,高側電源決定了分流器佈置,這可能會導致寄生效應。例如,將柵極驅動器電源用作高側電源時,分流器不能總是置於靠近開關管腳的位置。這種非最佳的佈置可能會增加與分流器串聯的寄生電感,這會在功率級切換期間在放大器的輸入端引起共模干擾,進而導致測量不精確。使用AMC3301系列時,由於採用了集成電源,寄生電感不會影響測量精度。

TI的產品組合

圖3總結了TI的隔離放大器和ADC產品組合。左側所示為需要雙電源的傳統器件;右側所示為單電源工作的器件。

圖2:TI隔離放大器和調製器(ADC)產品組合。

以下是基於應用的AMC3301系列的所有選件。

電流感應:

·AMC3301:±250mV輸入增強型隔離放大器。

·AMC3301-Q1:汽車電子理事會(AEC)-Q100認證的±250mV輸入增強型隔離放大器。

·AMC3302:±50mV輸入增強型隔離放大器。

·AMC3306M25:±250mV輸入增強型隔離調製器(ADC)。

電壓感應:

·AMC3330:±1-V輸入增強型隔離放大器。

·AMC3330-Q1:AEC-Q100認證的±1-V輸入增強型隔離放大器。

有沒有可能在簡化設計的同時,實現緊湊的外形尺寸,還不影響性能?答案是可能的。當你準備開始設計時,TI的應用專家將在此回答您在德州儀器在線支持論壇中可能遇到的任何問題。同時,請查看以下其他資源,增強你對隔離放大器和ADC的瞭解。

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DC/DC轉換器 EMI的工程師指南-第1部分,...

多數電源應用必須減少電磁干擾 (EMI) 以滿足相關要求,系統設計人員必須嘗試各種方法來減少傳導和輻....
發表於 2019-08-09 14:26 965次閲讀
DC/DC轉換器 EMI的工程師指南-第1部分,...

電感目錄及電感的重要規格講解

要選擇合適的電感,就需要充分了解電感性能,以及想要達到的內部電路性能是以怎樣的方式與供應商數據表中的....
發表於 2019-08-07 16:51 3039次閲讀
電感目錄及電感的重要規格講解

什麼是DC-DC變換器_DC-DC變換器的工作原...

本文首先介紹了什麼是DC-DC變換器然後説明了變換器的工作原理,最後説明了變換器的應用領域。
發表於 2019-08-01 16:29 12058次閲讀
什麼是DC-DC變換器_DC-DC變換器的工作原...

兩年前發佈的DC-DC轉換器,至今它的“小巧”無...

一般DC-DC轉換器一般由控制芯片,電感線圈,二極管,三極管,電容器構成。在討論DC-DC轉換器的性....
發表於 2019-07-25 14:47 1865次閲讀
兩年前發佈的DC-DC轉換器,至今它的“小巧”無...