AMC0381R-Q1：汽車級高精度高壓直流隔離放大器的卓越之選

在汽車電子領(lǐng)域，對于高精度、高可靠性的電壓測量需求日益增長。今天，我們就來深入探討一款專為汽車應用而設(shè)計的精密隔離放大器——AMC0381R-Q1。

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一、產(chǎn)品概述

AMC0381R-Q1是一款具有高精度、高電壓直流輸入、高阻抗輸入和單端比例輸出的精密電流隔離放大器。它專為汽車應用而設(shè)計，通過了AEC-Q100認證，溫度等級為1，可在 -40°C 至 +125°C 的環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作。其輸入可直接連接到高壓信號源，隔離屏障能有效分離不同共模電壓電平的系統(tǒng)部分，具有出色的抗磁干擾能力，可提供高達 (5kV RMS)（60s）的加強隔離。

二、產(chǎn)品特性亮點

（一）集成高壓電阻分壓器

該放大器集成了高壓電阻分壓器，無需外部電阻即可直接進行直流電壓傳感，簡化了設(shè)計，降低了成本。

（二）單端比例輸出

輸出為單端信號，與參考輸入電壓 (V_{REFIN}) 成比例。參考輸入電壓范圍為 2.7V 至 5.5V，可靈活適配不同的系統(tǒng)需求。

（三）寬電源電壓范圍

高側(cè)電源 (V{DD1}) 和低側(cè)電源 (V{DD2}) 的電壓范圍均為 3.0V 至 5.5V，為系統(tǒng)設(shè)計提供了更廣泛的電源選擇。

（四）低直流誤差

具有低直流誤差特性，包括偏移誤差（最大 ±1.5mV）、偏移漂移（最大 ±20μV/°C）、衰減誤差（最大 ±0.25%）、衰減漂移（最大 ±40ppm/°C）和非線性（最大 0.025%），確保了高精度的測量。

（五）高共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）

CMTI 最低為 150V/ns，能夠有效抵抗共模瞬態(tài)干擾，保證在復雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定工作。

（六）低電磁干擾（EMI）

滿足 CISPR-11 和 CISPR-25 限制，減少了對周圍電子設(shè)備的電磁干擾。

（七）多種輸入選項

提供三種不同的輸入選項，分別為 AMC0381R06-Q1（600V，10MΩ）、AMC0381R10-Q1（1000V，12.5MΩ）和 AMC0381R16-Q1（1600V，33.5MΩ），可根據(jù)實際應用需求進行選擇。

（八）安全相關(guān)認證

具備多項安全相關(guān)認證，如符合 DIN EN IEC 60747-17（VDE 0884-17）的 (7000 ~V{PK}) 加強隔離和符合 UL 1577 的 (5000 ~V{RMS}) 一分鐘隔離，為系統(tǒng)安全提供了可靠保障。

三、應用領(lǐng)域廣泛

（一）牽引逆變器

在牽引逆變器中，需要對直流母線電壓進行精確測量，以實現(xiàn)對電機的高效控制。AMC0381R-Q1 的高精度和高隔離性能，能夠滿足牽引逆變器對電壓測量的嚴格要求。

（二）車載充電器

車載充電器需要對電池電壓進行實時監(jiān)測，以確保充電過程的安全和高效。該放大器可直接連接到高壓電池，為車載充電器提供準確的電壓測量。

（三）DC/DC 轉(zhuǎn)換器

在 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中，精確的電壓測量對于實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓至關(guān)重要。AMC0381R-Q1 可用于監(jiān)測輸入和輸出電壓，提高 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的性能和可靠性。

（四）電池接線盒

電池接線盒需要對電池的電壓和電流進行監(jiān)測，以保護電池和整個電氣系統(tǒng)的安全。該放大器可在電池接線盒中發(fā)揮重要作用，提供可靠的電壓測量。

四、詳細工作原理

（一）輸入級

輸入級通過電阻分壓器將施加在 HVIN 引腳的高壓信號縮放至 1V 線性滿量程電平，并通過 SNSP 引腳輸入到二階 ΔΣ 調(diào)制器。該調(diào)制器將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字位流，通過隔離屏障傳輸?shù)降蛡?cè)。

（二）隔離屏障

采用基于 (SiO_{2}) 的電容隔離屏障，具有高磁干擾抗性。數(shù)字調(diào)制技術(shù)用于在隔離屏障上傳輸數(shù)據(jù)，確保了高可靠性和高共模瞬態(tài)抗擾度。

（三）輸出級

在低側(cè)，接收到的位流由模擬濾波器處理，在 OUT 引腳輸出一個以 GND2 為參考的單端信號。該輸出信號與輸入信號成比例，滿量程輸出電壓等于施加在 REFIN 引腳的電壓。

五、典型應用設(shè)計

（一）設(shè)計要求

以一個典型的牽引逆變器應用為例，設(shè)計要求如下：

• 直流母線電壓：最大 960V
• 高側(cè)電源電壓：5V
• 低側(cè)電源電壓：3.3V

（二）器件選擇

為了獲得最佳的測量分辨率，選擇線性輸入范圍最接近峰值輸入電壓的器件。在這個例子中，AMC0381R10-Q1 支持 1000V 的線性輸入范圍，是一個合適的選擇。

（三）輸入濾波器設(shè)計

在 SNSP 引腳連接一個濾波電容，以提高信號路徑的信噪比。輸入噪聲中接近 ΔΣ 調(diào)制器采樣頻率（通常為 10MHz）的部分會被調(diào)制器折疊回低頻范圍，因此 RC 濾波器的截止頻率應比調(diào)制器頻率低兩個數(shù)量級，以有效衰減高頻噪聲。

（四）REFIN 引腳連接

REFIN 引腳的電壓設(shè)置了器件的滿量程輸出。為了獲得最佳精度，應將 REFIN 連接到低阻抗源，并連接一個 100nF 的電容到 GND2，以濾除參考輸入的高頻噪聲。

（五）電源供應

在典型應用中，AMC0381R-Q1 的高側(cè)電源 (V{DD1}) 通常由低側(cè)電源 (V{DD2}) 通過隔離 DC/DC 轉(zhuǎn)換器生成。推薦使用低 ESR 的 100nF 電容和 1μF 電容對高側(cè)和低側(cè)電源進行去耦，并將這些電容盡可能靠近器件放置。

（六）布局設(shè)計

布局設(shè)計對于減少泄漏電流和提高性能至關(guān)重要。應避免 HVIN 和 SNSP 引腳之間的任何泄漏電流，以防止引入顯著的測量誤差。同時，要確保滿足爬電距離和電氣間隙的要求，以保證隔離性能。

六、總結(jié)

AMC0381R-Q1 憑借其高精度、高隔離性能、低直流誤差和多種安全認證等優(yōu)點，成為汽車電子領(lǐng)域中高壓直流電壓測量的理想選擇。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的設(shè)計要求，合理選擇器件、設(shè)計輸入濾波器、連接 REFIN 引腳、優(yōu)化電源供應和布局設(shè)計，以充分發(fā)揮該放大器的性能優(yōu)勢。你在使用類似隔離放大器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。