深入剖析AMC1306x：高精度隔離式ΔΣ調(diào)制器的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，高精度、可靠的電流和電壓測(cè)量是許多應(yīng)用的關(guān)鍵需求。德州儀器（TI）的AMC1306x系列小尺寸、高精度、強(qiáng)化隔離式ΔΣ調(diào)制器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了眾多工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。今天，我們就來深入剖析一下這款調(diào)制器。

文件下載：amc1306e05.pdf

一、特性亮點(diǎn)

1. 引腳兼容與輸入范圍優(yōu)化

AMC1306x系列針對(duì)基于分流電阻的電流測(cè)量進(jìn)行了優(yōu)化，引腳兼容。它提供了±50 - mV或±250 - mV的輸入電壓范圍選擇，同時(shí)還有曼徹斯特編碼或未編碼的位流選項(xiàng)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了靈活的解決方案。

2. 卓越的直流性能

在直流性能方面，AMC1306x表現(xiàn)十分出色。其偏移誤差最大為±50 μV或±100 μV，偏移漂移最大為1 μV/°C，增益誤差最大為±0.2%，增益漂移最大為±40 ppm/°C。這些優(yōu)異的指標(biāo)確保了在不同環(huán)境下的高精度測(cè)量。

3. 強(qiáng)大的瞬態(tài)抗擾性

該調(diào)制器具有典型值為100 kV/μs的共模瞬態(tài)抗擾性（CMTI），能夠有效抵抗瞬態(tài)干擾，保證測(cè)量的穩(wěn)定性。

4. 系統(tǒng)級(jí)診斷與安全認(rèn)證

AMC1306x具備系統(tǒng)級(jí)診斷功能，同時(shí)擁有多項(xiàng)安全相關(guān)認(rèn)證。例如，根據(jù)DIN VDE V 0884 - 11: 2017 - 01標(biāo)準(zhǔn)，它具有7000 - (PEAK)的強(qiáng)化隔離能力；根據(jù)UL1577標(biāo)準(zhǔn)，可承受5000 - (V_{RMS })的隔離電壓1分鐘。此外，還符合CAN/CSA no. 5A - 組件驗(yàn)收服務(wù)通知和IEC 62368 - 1終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。

5. 寬溫度范圍工作

它能在擴(kuò)展的工業(yè)溫度范圍（–40°C至+125°C）內(nèi)完全正常工作，適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)

在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，精確的電流測(cè)量對(duì)于電機(jī)的控制和保護(hù)至關(guān)重要。AMC1306x的高精度和高抗擾性能夠滿足電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電流測(cè)量的嚴(yán)格要求，確保電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 光伏逆變器

光伏逆變器需要對(duì)輸入和輸出的電流和電壓進(jìn)行精確測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤和高效的能量轉(zhuǎn)換。AMC1306x的高性能特性使其成為光伏逆變器設(shè)計(jì)中的理想選擇。

3. 不間斷電源（UPS）

在UPS系統(tǒng)中，可靠的電流和電壓測(cè)量對(duì)于電池管理和系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。AMC1306x的高精度和安全隔離性能能夠?yàn)閁PS系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

三、詳細(xì)描述

1. 隔離結(jié)構(gòu)

AMC1306采用了電容式雙隔離屏障，將輸出與輸入電路隔離開來，這種隔離屏障對(duì)磁干擾具有很高的抗性。根據(jù)DIN VDE V 0884 - 11和UL1577標(biāo)準(zhǔn)，該屏障可提供高達(dá)7000 (V_{PEAK})的強(qiáng)化隔離。與隔離電源配合使用時(shí)，它能夠?qū)⑾到y(tǒng)中不同共模電壓電平的部分隔離開來，保護(hù)低電壓部分免受損壞。

2. 輸入優(yōu)化

其輸入針對(duì)直接連接分流電阻或其他低電壓信號(hào)源進(jìn)行了優(yōu)化?！?0 - mV設(shè)備獨(dú)特的低輸入電壓范圍能夠顯著降低分流器的功耗，并支持出色的交流和直流性能。

3. 輸出位流

AMC1306的輸出位流根據(jù)不同的型號(hào)可以是曼徹斯特編碼（AMC1306Ex）或未編碼（AMC1306Mx）。通過使用集成數(shù)字濾波器（如TMS320F2807x或TMS320F2837x微控制器系列中的濾波器）對(duì)該位流進(jìn)行抽取，設(shè)備可以在78 kSPS的數(shù)據(jù)速率下實(shí)現(xiàn)16位的分辨率和85 dB的動(dòng)態(tài)范圍。

四、器件比較與引腳配置

1. 器件比較

2. 引腳配置

五、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

包括電源電壓、模擬輸入電壓、數(shù)字輸入或輸出電壓、輸入電流、結(jié)溫、存儲(chǔ)溫度等參數(shù)的最大額定值，使用時(shí)需嚴(yán)格遵守，以避免器件損壞。

2. ESD額定值

具有±2000 V的人體模型（HBM）靜電放電額定值和±1000 V的帶電設(shè)備模型（CDM）額定值，在操作過程中需要注意靜電防護(hù)。

3. 推薦工作條件

規(guī)定了模擬和數(shù)字電源電壓以及工作環(huán)境溫度的推薦范圍，確保器件在最佳狀態(tài)下工作。

4. 熱信息

提供了結(jié)到環(huán)境、結(jié)到外殼（頂部）、結(jié)到電路板等的熱阻參數(shù)，有助于進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。

5. 功率額定值

給出了不同條件下的最大功耗，包括高端電源和控制器端電源的功耗。

6. 絕緣規(guī)格

涵蓋了外部間隙、爬電距離、絕緣距離、比較跟蹤指數(shù)等絕緣相關(guān)參數(shù)，以及不同電壓下的最大重復(fù)峰值隔離電壓、最大額定隔離工作電壓、最大瞬態(tài)隔離電壓等。

7. 安全相關(guān)認(rèn)證

如前文所述，具備多項(xiàng)安全認(rèn)證，保障了器件在安全關(guān)鍵應(yīng)用中的可靠性。

8. 安全限制值

規(guī)定了安全輸入、輸出或電源電流、安全輸入、輸出或總功率以及最大安全溫度等參數(shù)，避免超過器件的安全極限。

9. 電氣特性

詳細(xì)列出了不同型號(hào)在不同條件下的電氣參數(shù)，包括模擬輸入、直流精度、交流精度、數(shù)字輸入/輸出、電源等方面的特性。

六、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

1. 數(shù)字濾波器的使用

調(diào)制器產(chǎn)生的位流需要通過數(shù)字濾波器進(jìn)行處理，以獲得類似于傳統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的轉(zhuǎn)換結(jié)果。推薦使用sinc3型濾波器，它在二階調(diào)制器中以最小的硬件成本提供了最佳的輸出性能。TI的TMS320F2807x和TMS320F2837x微控制器系列提供了適合與AMC1306系列配合使用的可編程、硬連線濾波器結(jié)構(gòu)。

2. 典型應(yīng)用

頻率逆變器應(yīng)用

在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等頻率逆變器設(shè)計(jì)中，AMC1306x被廣泛應(yīng)用。其曼徹斯特編碼的位流輸出可以減少功率板和控制板之間的布線工作量，同時(shí)允許在功率板上本地生成時(shí)鐘。

隔離電壓傳感

雖然AMC1306主要針對(duì)低阻抗分流器的電流傳感應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，但也可以用于隔離電壓傳感應(yīng)用。在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮電阻阻抗對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并通過系統(tǒng)級(jí)校準(zhǔn)來最小化增益誤差。

七、電源供應(yīng)與布局建議

1. 電源供應(yīng)

在典型的頻率逆變器應(yīng)用中，高端電源（AVDD）可直接從上部柵極驅(qū)動(dòng)器的浮動(dòng)電源獲取。為了降低系統(tǒng)成本，可以使用齊納二極管或低成本低壓差穩(wěn)壓器（LDO）來調(diào)節(jié)電源電壓，并使用低ESR去耦電容進(jìn)行濾波。數(shù)字電源（DVDD）端也需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜ヱ钐幚怼?/p>

2. 布局建議

布局時(shí)應(yīng)將去耦電容盡可能靠近AMC1306的引腳放置，分流電阻應(yīng)靠近AINP和AINN輸入引腳，并且保持連接布局對(duì)稱，以確保最佳性能。

八、總結(jié)

AMC1306x系列高精度隔離式ΔΣ調(diào)制器憑借其卓越的性能、豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師在電流和電壓測(cè)量設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求選擇合適的型號(hào)，并嚴(yán)格按照規(guī)格參數(shù)和布局建議進(jìn)行設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。