AMC1350：高精度隔離放大器的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，隔離放大器是一項(xiàng)至關(guān)重要的組件，特別是在需要高精度測(cè)量和可靠隔離的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中。今天，我們就來(lái)深入探討一下TI推出的AMC1350高精度隔離放大器，看看它究竟有哪些獨(dú)特之處，能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)怎樣的便利。

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1. 產(chǎn)品特性：高精度與高可靠性的完美結(jié)合

1.1 輸入特性

AMC1350具有±5V的線性輸入電壓范圍，能夠滿足大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中的電壓測(cè)量需求。其高輸入阻抗（典型值為1.25MΩ）可以有效減少對(duì)輸入信號(hào)源的負(fù)載影響，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還具備低直流誤差的特性，包括最大±1.5mV的失調(diào)誤差、最大±15μV/°C的失調(diào)漂移、最大±0.2%的增益誤差以及最大±35ppm/°C的增益漂移等，這些特性使得AMC1350在不同的工作溫度環(huán)境下都能保持出色的性能。

1.2 隔離特性

該放大器采用了基于SiO?的電容式隔離屏障，這種隔離屏障不僅具有高抗磁場(chǎng)干擾能力，還能提供高達(dá)5kV RMS的加強(qiáng)型電流隔離，符合VDE V 0884 - 11和UL1577標(biāo)準(zhǔn)。此外，它還支持高達(dá)1.5kV RMS的工作電壓，能夠有效保護(hù)低電壓側(cè)免受潛在的有害電壓和損壞。其高共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）達(dá)到了100kV/μs（最小值），確保了在高噪聲環(huán)境下的可靠運(yùn)行。

1.3 輸出特性

AMC1350的輸出為差分模擬信號(hào)，額定增益為0.4V/V。它還具備故障安全輸出功能，當(dāng)高側(cè)電源VDD1缺失或低于欠壓閾值時(shí)，輸出會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)負(fù)的差分輸出電壓，方便系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)。

1.4 工作溫度范圍

該放大器經(jīng)過(guò)了在擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍（-40°C至+125°C）下的全面測(cè)試和驗(yàn)證，能夠在惡劣的工作環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，為工業(yè)應(yīng)用提供了可靠的保障。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛適用于各類工業(yè)場(chǎng)景

2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，AMC1350可以用于隔離交流電壓的測(cè)量，為電機(jī)的控制和保護(hù)提供準(zhǔn)確的電壓信息。其高精度和低溫度漂移的特性能夠確保在不同的工作溫度和負(fù)載條件下，都能準(zhǔn)確地測(cè)量電機(jī)的電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制。

2.2 變頻器

變頻器需要對(duì)輸入和輸出的電壓進(jìn)行精確測(cè)量和控制，以實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換。AMC1350的高輸入阻抗和寬輸入電壓范圍使其能夠很好地適應(yīng)變頻器的工作要求，為變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的支持。

2.3 保護(hù)繼電器

保護(hù)繼電器需要快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)電路中的電壓變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)。AMC1350的高CMTI和快速響應(yīng)特性使其能夠在高噪聲環(huán)境下快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)電壓變化，為保護(hù)繼電器的可靠動(dòng)作提供保障。

2.4 電源

在電源系統(tǒng)中，AMC1350可以用于隔離電壓的測(cè)量和監(jiān)控，確保電源的輸出電壓穩(wěn)定、可靠。其高精度和低噪聲的特性能夠提高電源系統(tǒng)的性能和可靠性。

3. 典型應(yīng)用案例：太陽(yáng)能逆變器中的電壓測(cè)量

3.1 應(yīng)用場(chǎng)景

在太陽(yáng)能逆變器中，需要對(duì)三相系統(tǒng)中每一相的交流線電壓進(jìn)行測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的控制和保護(hù)。由于太陽(yáng)能逆變器的工作環(huán)境通常較為惡劣，存在高電壓、高噪聲等問題，因此需要使用隔離放大器來(lái)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和安全性。

3.2 電路設(shè)計(jì)

在這個(gè)應(yīng)用中，我們可以使用三個(gè)AMC1350設(shè)備來(lái)分別測(cè)量三相系統(tǒng)中每一相的交流線電壓。交流線電壓通過(guò)一個(gè)高阻抗電阻分壓器分壓后，輸入到AMC1350的輸入端。AMC1350的輸出為差分模擬信號(hào)，通過(guò)一個(gè)差分轉(zhuǎn)單端輸出轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)，然后輸入到ADC中進(jìn)行數(shù)字化處理。

3.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 電阻分壓器的設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)的輸入電壓和AMC1350的線性滿量程輸入電壓范圍，合理設(shè)計(jì)電阻分壓器的阻值，確保輸入到AMC1350的電壓在其線性工作范圍內(nèi)。
• 輸入濾波器的設(shè)計(jì)：為了提高信號(hào)的抗干擾能力，可以在AMC1350的輸入端添加一個(gè)輸入濾波器。輸入濾波器的截止頻率應(yīng)至少比內(nèi)部ΔΣ調(diào)制器的采樣頻率低一個(gè)數(shù)量級(jí)，以避免影響AMC1350的性能。
• 差分轉(zhuǎn)單端輸出轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)：對(duì)于使用單端輸入ADC的系統(tǒng)，需要將AMC1350的差分輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出。可以使用一個(gè)基于TLV6001的信號(hào)轉(zhuǎn)換和濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的帶寬要求合理設(shè)計(jì)濾波器的參數(shù)。

4. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：確保AMC1350的最佳性能

4.1 電源設(shè)計(jì)

在典型應(yīng)用中，AMC1350的高側(cè)電源（VDD1）通常由低側(cè)電源（VDD2）通過(guò)一個(gè)隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器生成。推薦使用基于推挽驅(qū)動(dòng)器SN6501和變壓器的低成本解決方案，以滿足所需的隔離電壓等級(jí)。同時(shí)，為了確保電源的穩(wěn)定性，需要對(duì)高側(cè)和低側(cè)電源進(jìn)行去耦處理，使用低ESR的100nF和1μF電容并聯(lián)，并將這些電容盡可能靠近器件放置。

4.2 布局設(shè)計(jì)

合理的布局設(shè)計(jì)對(duì)于AMC1350的性能至關(guān)重要。在布局時(shí)，應(yīng)將去耦電容盡可能靠近器件的電源引腳，以減少電源噪聲的影響。同時(shí)，應(yīng)將感測(cè)電阻靠近器件的輸入引腳放置，以減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的干擾。此外，還應(yīng)注意保持高側(cè)和低側(cè)電路之間的隔離距離，避免信號(hào)串?dāng)_。

4.3 輸入信號(hào)處理

在使用AMC1350時(shí)，需要注意輸入信號(hào)的處理。不要讓AMC1350的輸入引腳浮空，否則輸入偏置電流可能會(huì)導(dǎo)致輸入電壓超出工作共模輸入電壓范圍，從而使器件輸出不確定。應(yīng)將高側(cè)地（GND1）通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的走線連接到感測(cè)電阻，而不是直接在器件輸入端將GND1和INN短路，以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。另外，不要在AMC1350的輸入引腳（INP或INN）連接保護(hù)二極管，因?yàn)槎O管的漏電流可能會(huì)引入顯著的測(cè)量誤差，特別是在高溫環(huán)境下。

5. 總結(jié)

AMC1350作為一款高精度、高可靠性的隔離放大器，具有出色的輸入特性、隔離特性和輸出特性，廣泛適用于各類工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要充分考慮其電源設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)和輸入信號(hào)處理等方面的問題，以確保其能夠發(fā)揮最佳性能。希望通過(guò)本文的介紹，能夠幫助電子工程師們更好地了解和應(yīng)用AMC1350，為我們的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)更多的便利和創(chuàng)新。大家在使用AMC1350的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享。