Texas Instruments AMC130M03 16位隔離式Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 是一款精密、三通道、數(shù)據(jù)和電源隔離、同步采樣、16位、Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器。AMC130M03具有寬動(dòng)態(tài)范圍的電能測(cè)量特定特性和低功耗特性，適用于電能計(jì)量和電能計(jì)量應(yīng)用。該器件的輸入阻抗高，因此ADC輸入可直接連接分流電流傳感器或電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments AMC130M03 16位隔離式Δ-Σ ADC數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

Texas Instruments AMC130M03具有完全集成的隔離式直流-直流轉(zhuǎn)換器，支持器件低側(cè)的單電源運(yùn)行。增強(qiáng)型電容隔離柵通過(guò)UL1577和VDE 0884-17認(rèn)證。該隔離柵將系統(tǒng)各部分隔開(kāi)，以保護(hù)低壓部分免受損壞。它可在不同共模電壓電平下工作，因此AMC130M03非常適合用于采用分流電流傳感器的多相電能計(jì)量應(yīng)用。

特性

• 三個(gè)隔離式同步采樣ΔΣ ADC，具有差分輸入
• 單電源運(yùn)行（3.3V或5V），帶集成直流-直流轉(zhuǎn)換器
• 低EMI，符合CISPR-11和CISPR-25標(biāo)準(zhǔn)
• 可編程數(shù)據(jù)速率高達(dá)64kSPS
• 可編程增益高達(dá)128
• 低漂移內(nèi)部電壓基準(zhǔn)
• 4線SPI接口，帶循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC)
• 安全相關(guān)認(rèn)證
  • 7070VPEAK 增強(qiáng)隔離符合DIN EN IEC 60747-17（VDE 0884-17）
  • 符合UL1577，5000VRMS 隔離1分鐘
• 20引腳寬體SOIC封裝
• 工作溫度范圍：-40°C至+125°C

功能框圖

德州儀器AMC130M03隔離式Δ-Σ ADC技術(shù)解析與應(yīng)用

一、產(chǎn)品概述

德州儀器(TI)的AMC130M03是一款高精度三通道、數(shù)據(jù)與電源隔離的同步采樣16位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。該器件專為能源計(jì)量和功率測(cè)量應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有寬動(dòng)態(tài)范圍、低功耗和能源測(cè)量專用特性等優(yōu)勢(shì)。

?關(guān)鍵特性?：

• 三路隔離同步采樣Δ-Σ ADC，差分輸入
• 單電源供電(3.3V或5V)，集成DC/DC轉(zhuǎn)換器
• 低EMI特性，滿足CISPR-11和CISPR-25標(biāo)準(zhǔn)
• 可編程數(shù)據(jù)速率高達(dá)64kSPS
• 可編程增益高達(dá)128倍
• 低溫漂內(nèi)部電壓基準(zhǔn)
• 集成溫度傳感器
• 4線SPI接口帶循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)

二、核心架構(gòu)與工作原理

2.1 功能框圖解析

AMC130M03采用創(chuàng)新的隔離架構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要功能模塊包括：

1. ?隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器?：包含初級(jí)側(cè)LDO、全橋逆變器、空氣芯變壓器、次級(jí)全橋整流器和次級(jí)LDO，采用擴(kuò)頻時(shí)鐘技術(shù)降低電磁輻射
2. ?輸入保護(hù)電路?：集成負(fù)電荷泵，允許輸入電壓低于HGND達(dá)1.3V
3. ? 可編程增益放大器(PGA) ?：提供1-128倍增益選擇，高增益時(shí)啟用輸入預(yù)充電緩沖
4. ?Δ-Σ調(diào)制器?：采用過(guò)采樣技術(shù)，噪聲整形至高頻段
5. ?數(shù)字濾波器?：線性相位FIR低通sinc濾波器，支持OSR從64到16384可調(diào)

2.2 隔離技術(shù)

器件采用基于二氧化硅(SiO2)的電容隔離屏障，支持高水平的磁場(chǎng)抗擾度。信號(hào)傳輸采用開(kāi)關(guān)鍵控(OOK)調(diào)制方案，通過(guò)480MHz載波跨越隔離屏障傳輸數(shù)據(jù)。對(duì)稱的隔離通道設(shè)計(jì)提高了共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)性能，達(dá)到150V/ns。

三、關(guān)鍵性能參數(shù)

3.1 電氣特性

• ?分辨率?：16位
• ?增益設(shè)置?：1/2/4/8/16/32/64/128倍可編程
• ? 積分非線性(INL) ?：±100ppm FSR(典型值)
• ?輸入?yún)⒖荚肼?/strong>?：10μV RMS(典型值)
• ? 總諧波失真(THD) ?：-102dB(典型值)
• ? 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR) ?：105dB(典型值)

3.2 溫度傳感器性能

• ?內(nèi)部溫度傳感器?：
  • 測(cè)量誤差：±3°C(25°C時(shí))
  • 溫度系數(shù)：265μV/°C
• ?外部溫度傳感器模式?：
  • 輸入阻抗：8MΩ(增益=1-4時(shí))
  • 支持NTC/PTC元件測(cè)量

四、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

4.1 三相電能計(jì)量系統(tǒng)

AMC130M03在三相電能計(jì)量中表現(xiàn)出色，典型應(yīng)用包括：

1. ?電流測(cè)量?：通過(guò)分流電阻(如200μΩ)測(cè)量0.05A-100A電流范圍
2. ?電壓測(cè)量?：電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將100-240V交流電壓降至±1.2V范圍內(nèi)
3. ?溫度補(bǔ)償?：利用通道2監(jiān)測(cè)分流電阻溫度

?設(shè)計(jì)要點(diǎn)?：

• 每相使用單獨(dú)AMC130M03確保相間隔離
• 采用RC抗混疊濾波器(如49.9Ω+4.7nF)
• 電壓通道增益=1，電流通道增益=32(針對(duì)20mV滿量程)

4.2 電源設(shè)計(jì)建議

• ?初級(jí)側(cè)?：3.3V/5V供電，推薦1nF+1μF去耦電容組合
• ?DC/DC轉(zhuǎn)換器?：100nF(DCDC_CAP)+1nF(DCDC_OUT)去耦
• ?次級(jí)側(cè)LDO?：1nF+100nF去耦組合
• ?布局要點(diǎn)?：
  • 小容量電容盡量靠近器件引腳
  • 高頻路徑使用鐵氧體磁珠(Ferrite bead)
  • HGND通過(guò)單獨(dú)走線連接至分流電阻負(fù)端

五、寄存器配置與數(shù)字接口

5.1 SPI通信框架

• ?工作模式?：SPI模式1(CPOL=0, CPHA=1)
• ?字長(zhǎng)選擇?：16/24/32位可配置
• ?CRC保護(hù)?：支持CCITT和ANSI兩種16位CRC算法
• ?命令集?：包含NULL、RESET、STANDBY等基礎(chǔ)命令

5.2 關(guān)鍵寄存器配置

1. ?CLOCK寄存器?：
   • 設(shè)置OSR(64-16384)決定輸出數(shù)據(jù)速率
   • 選擇高分辨率(HR)或低功耗(LP)模式
2. ?GAIN寄存器?：獨(dú)立配置各通道PGA增益
3. ?CHn_CFG寄存器?：
   • 相位校準(zhǔn)(-OSR/2至(OSR/2)-1個(gè)調(diào)制器時(shí)鐘周期)
   • 輸入多路復(fù)用器選擇
4. ?校準(zhǔn)寄存器?：
   • 24位偏移校準(zhǔn)(OCALn)
   • 24位增益校準(zhǔn)(GCALn)

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. ?啟動(dòng)順序?：
   • 上電后需使能DC/DC轉(zhuǎn)換器(DCDC_EN=1)
   • 監(jiān)控STATUS寄存器的SEC_FAIL位確認(rèn)電源穩(wěn)定
   • 建議通過(guò)SYNC/RESET引腳同步轉(zhuǎn)換
2. ?EMI優(yōu)化?：
   • 遵循CISPR 11/25標(biāo)準(zhǔn)布局
   • 實(shí)測(cè)輻射發(fā)射低于限值10dB以上(30-1000MHz)
3. ?熱管理?：
   • 結(jié)至環(huán)境熱阻：68.5°C/W(SOIC封裝)
   • 最高結(jié)溫：150°C

七、市場(chǎng)定位與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

AMC130M03在以下應(yīng)用場(chǎng)景具有顯著優(yōu)勢(shì)：

• ?智能電表?：商業(yè)和住宅用電計(jì)量
• ?斷路器?：精確電流監(jiān)測(cè)
• ?EV充電站?：電能計(jì)量與計(jì)費(fèi)
• ?電池管理系統(tǒng)?：高精度電流檢測(cè)

相比競(jìng)品，AMC130M03的主要優(yōu)勢(shì)在于：

1. 集成隔離電源，減少外部元件
2. 三通道同步采樣，相位關(guān)系精確
3. 全局?jǐn)夭Ｊ娇蓪⑵普`差降至±6μV
4. 通過(guò)VDE 0884-17和UL1577安全認(rèn)證