AMC1303x：小體積、高精度的強(qiáng)化隔離型Δ - Σ調(diào)制器

引言

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，對(duì)于高精度、小體積且具備隔離功能的器件需求日益增長(zhǎng)。德州儀器（TI）的AMC1303x系列小體積、高精度、強(qiáng)化隔離型Δ - Σ調(diào)制器，憑借其出色的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款器件。

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一、AMC1303x的特性亮點(diǎn)

1.1 引腳兼容與輸入范圍選擇

AMC1303x是一個(gè)引腳兼容的系列產(chǎn)品，專門針對(duì)基于分流電阻的電流測(cè)量進(jìn)行了優(yōu)化。它提供了±50mV或±250mV的輸入電壓范圍，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行靈活選擇。這種靈活性使得該系列產(chǎn)品能夠適應(yīng)不同的電流測(cè)量場(chǎng)景，提高了設(shè)計(jì)的通用性。

1.2 編碼與時(shí)鐘選項(xiàng)

在數(shù)字輸出方面，AMC1303x提供了曼徹斯特編碼或未編碼的比特流選項(xiàng)。同時(shí)，還具備10MHz和20MHz的時(shí)鐘選項(xiàng)。例如，在一些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸要求較高的應(yīng)用中，曼徹斯特編碼可以提供更好的時(shí)鐘恢復(fù)能力；而不同的時(shí)鐘頻率則可以滿足不同系統(tǒng)的處理速度需求。

1.3 出色的直流性能

AMC1303x的直流性能十分出色。其偏移誤差最大為±50μV或±100μV，偏移漂移最大為±1μV/°C，增益誤差最大為±0.2%，增益漂移最大為±40ppm/°C。這些優(yōu)秀的指標(biāo)保證了在不同的工作條件下，器件都能提供高精度的測(cè)量結(jié)果。

1.4 瞬態(tài)抗擾度與診斷功能

該系列產(chǎn)品的瞬態(tài)抗擾度典型值達(dá)到100kV/μs，這使得它在復(fù)雜的電磁環(huán)境中能夠穩(wěn)定工作。此外，還具備系統(tǒng)級(jí)診斷功能，方便工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問(wèn)題。

1.5 安全認(rèn)證

AMC1303x通過(guò)了多項(xiàng)安全相關(guān)認(rèn)證，如符合DIN EN IEC 60747 - 17（VDE 0884 - 17）標(biāo)準(zhǔn)的7000 (V{PK}) 強(qiáng)化隔離，以及符合UL1577標(biāo)準(zhǔn)的5000 (V{RMS}) 一分鐘隔離。這些認(rèn)證為產(chǎn)品在安全要求較高的應(yīng)用中提供了可靠的保障。

1.6 寬溫度范圍

AMC1303x在擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍（–40°C至 + 125°C）內(nèi)都能完全滿足規(guī)格要求，這使得它可以在各種惡劣的工業(yè)環(huán)境中正常工作。

二、AMC1303x的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)

在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，準(zhǔn)確的電流測(cè)量對(duì)于電機(jī)的控制和保護(hù)至關(guān)重要。AMC1303x憑借其高精度和高抗擾度的特性，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量電機(jī)電流，為電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支持。

2.2 光伏逆變器

光伏逆變器需要對(duì)輸入和輸出電流進(jìn)行精確測(cè)量，以提高發(fā)電效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AMC1303x的高精度和寬輸入范圍特性，使其能夠很好地適應(yīng)光伏逆變器的應(yīng)用需求。

2.3 不間斷和隔離電源

在不間斷和隔離電源系統(tǒng)中，需要對(duì)電流進(jìn)行隔離測(cè)量，以確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。AMC1303x的強(qiáng)化隔離功能和高精度測(cè)量能力，能夠滿足這類應(yīng)用的嚴(yán)格要求。

2.4 功率因數(shù)校正電路

功率因數(shù)校正電路需要精確的電流測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的優(yōu)化。AMC1303x的高精度和快速響應(yīng)特性，有助于提高功率因數(shù)校正電路的性能。

三、AMC1303x的詳細(xì)描述

3.1 工作原理

AMC1303的模擬輸入級(jí)是一個(gè)全差分放大器，它將輸入信號(hào)饋送到二階Δ - Σ調(diào)制器的開(kāi)關(guān)電容輸入端，將輸入信號(hào)數(shù)字化為1位輸出流。輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)電容隔離屏障與輸入電路分離，該隔離屏障對(duì)磁干擾具有很高的抗性。

3.2 功能模塊

從功能模塊圖可以看出，AMC1303包括模擬輸入、調(diào)制器、隔離通道信號(hào)傳輸、數(shù)字輸出等部分。其中，模擬輸入部分的增益由內(nèi)部精密電阻設(shè)置，不同的輸入電壓范圍對(duì)應(yīng)不同的增益因子。調(diào)制器將量化噪聲轉(zhuǎn)移到高頻，因此需要在輸出端使用低通數(shù)字濾波器來(lái)提高整體性能。

3.3 數(shù)字輸出特性

當(dāng)輸入信號(hào)在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，輸出的比特流與輸入電壓成比例。當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)削波電壓時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)特定的比特流模式，以指示輸入信號(hào)超出范圍。此外，AMC1303還具備曼徹斯特編碼功能，該功能可以支持從比特流中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)。

3.4 故障安全輸出

在出現(xiàn)高側(cè)電源電壓缺失或共模輸入電壓超過(guò)規(guī)定值的情況時(shí)，AMC1303會(huì)輸出穩(wěn)態(tài)邏輯1，以指示設(shè)備出現(xiàn)異常。這種故障安全輸出功能有助于提高系統(tǒng)的可靠性。

四、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

4.1 數(shù)字濾波器的使用

AMC1303的輸出需要使用數(shù)字濾波器進(jìn)行處理，以獲得類似于傳統(tǒng)ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果。推薦使用sinc3濾波器，它在二階調(diào)制器中能夠以最小的硬件尺寸提供最佳的輸出性能。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的過(guò)采樣比來(lái)調(diào)整濾波器的性能。

4.2 典型應(yīng)用案例

4.2.1 變頻器應(yīng)用

在變頻器應(yīng)用中，AMC1303可以用于測(cè)量電機(jī)相電流和直流母線電壓。通過(guò)合理選擇分流電阻和濾波器，可以實(shí)現(xiàn)高精度的電流測(cè)量。同時(shí)，不同版本的AMC1303（如AMC1303Mx和AMC1303Ex）在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中具有各自的優(yōu)勢(shì)。

4.2.2 隔離電壓傳感

AMC1303也可以用于隔離電壓傳感應(yīng)用。在使用時(shí)，需要考慮輸入偏置電流對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并通過(guò)系統(tǒng)級(jí)增益校準(zhǔn)來(lái)最小化增益誤差。

4.3 電源供應(yīng)建議

在電源供應(yīng)方面，高側(cè)電源（AVDD）可以直接從上部柵極驅(qū)動(dòng)器的浮動(dòng)電源獲取，并使用電容進(jìn)行去耦。數(shù)字電源（DVDD）也需要使用電容進(jìn)行去耦，以減少電源噪聲對(duì)器件性能的影響。

4.4 布局建議

在PCB布局時(shí)，應(yīng)將去耦電容盡可能靠近AMC1303放置，以提高去耦效果。同時(shí)，分流電阻和抗混疊濾波器組件應(yīng)盡可能靠近器件的輸入引腳，并且保持布局的對(duì)稱性，以減少偏移和提高精度。

五、總結(jié)

AMC1303x系列小體積、高精度、強(qiáng)化隔離型Δ - Σ調(diào)制器憑借其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮AMC1303x的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性的電流和電壓測(cè)量。同時(shí)，要注意遵循電源供應(yīng)和布局建議，以確保器件的性能得到充分發(fā)揮。

你在使用AMC1303x的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題？或者你對(duì)它的應(yīng)用有什么獨(dú)特的見(jiàn)解？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享。