AMC1304x：高精度分流電阻式電流測量的理想之選

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，高精度的電流測量和隔離需求是常見的挑戰(zhàn)。德州儀器（TI）的AMC1304x系列產(chǎn)品，為我們提供了一種可靠且高效的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

AMC1304x是一系列高精度、增強型隔離的Delta - Sigma調(diào)制器，并且集成了LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）。該系列產(chǎn)品專為基于分流電阻的電流測量而優(yōu)化，有±50 - mV或±250 - mV的輸入電壓范圍可供選擇，同時提供CMOS或LVDS數(shù)字接口選項，引腳兼容，這為工程師在設(shè)計不同應(yīng)用時提供了極大的靈活性。

二、主要特性

2.1 高精度DC性能

在系統(tǒng)級高精度傳感方面，AMC1304x表現(xiàn)出色。其具有極低的失調(diào)誤差（±50 μV或±100 μV，最大）和失調(diào)漂移（1.3 μV/°C，最大），以及極小的增益誤差（±0.2%或±0.3%，最大）和增益漂移（±40 ppm/°C，最大）。這些特性確保了在不同工作條件下，都能實現(xiàn)精確的測量。

2.2 安全認(rèn)證

產(chǎn)品滿足多項安全相關(guān)認(rèn)證，如符合DIN VDE V 0884 - 11: 2017 - 01標(biāo)準(zhǔn)的7000 - (V{PK})增強型隔離，以及符合UL1577、CAN/CSA no. 5A - 組件驗收服務(wù)通知和IEC 62368 - 1終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的1分鐘5000 - (V{RMS})隔離。這為產(chǎn)品在安全要求較高的應(yīng)用中提供了可靠保障。

2.3 抗干擾能力

具備15 kV/μs（最?。┑乃矐B(tài)抗擾度和高電磁場抗擾度（可參考應(yīng)用筆記SLLA181A），能有效抵抗外界干擾，保證測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2.4 時鐘輸入與LDO

外部5 - MHz至20 - MHz時鐘輸入，方便系統(tǒng)級同步。片上集成18 - V LDO穩(wěn)壓器，簡化了電源設(shè)計。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 分流電阻式電流傳感

在工業(yè)電機驅(qū)動器、光伏逆變器和不間斷電源等領(lǐng)域，AMC1304x可實現(xiàn)高精度的電流測量。以工業(yè)電機驅(qū)動器為例，精確的電流測量有助于實現(xiàn)電機的高效控制和保護(hù)。

3.2 隔離電壓測量

該產(chǎn)品也可用于隔離電壓測量，但在設(shè)計時需要考慮電阻阻抗對測量性能的影響。

四、技術(shù)細(xì)節(jié)

4.1 模擬輸入

AMC1304的前端電路包含差分放大器和采樣級，其后是ΔΣ調(diào)制器。對于±250 - mV輸入電壓范圍的器件（AMC1304x25），差分放大器增益為4，差分輸入阻抗為25 kΩ；對于±50 - mV輸入電壓范圍的器件（AMC1304x05），增益為20，差分輸入阻抗為5 kΩ。在設(shè)計高阻抗信號源的電路時，需要考慮輸入阻抗對增益和失調(diào)規(guī)格的影響。

4.2 調(diào)制器

采用二階開關(guān)電容前饋ΔΣ調(diào)制器，將量化噪聲轉(zhuǎn)移到高頻。因此，需要在器件輸出端使用低通數(shù)字濾波器來提高整體性能。TI的TMS320F2807x和TMS320F2837x微控制器系列提供了適用于AMC1304系列的可編程、硬連線濾波器結(jié)構(gòu)。

4.3 數(shù)字輸出

差分輸入信號為0 V時，理想情況下輸出的1和0信號占比各為50%；輸入為±250 mV（AMC1304x25）或±50 mV（AMC1304x05）時，輸出的1信號占比分別為90%或10%。當(dāng)輸入超出指定范圍時，調(diào)制器輸出會出現(xiàn)非線性行為，但會通過特定方式指示器件正常工作。

五、設(shè)計要點

5.1 數(shù)字濾波器使用

調(diào)制器輸出的位流需要經(jīng)過數(shù)字濾波器處理，以獲得類似于傳統(tǒng)ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果。sinc3型濾波器是一種簡單且有效的選擇，在本產(chǎn)品文檔中，所有特性表征均使用具有256倍過采樣率（OSR）和16位輸出字長的sinc3濾波器。

5.2 電源推薦

在典型的變頻器應(yīng)用中，器件的高端電源（LDOIN）直接來自上橋驅(qū)動的浮動電源。建議在LDOIN引腳附近使用0.1 μF的低ESR去耦電容進(jìn)行濾波，內(nèi)部LDO輸出也需要在VCAP引腳和AGND之間連接0.1 μF的去耦電容。

5.3 布局建議

為了獲得最佳性能，應(yīng)將分流電阻靠近AMC1304的VINP和VINN輸入放置，并保持連接布局對稱。對于AMC1304Lx版本，應(yīng)在器件的CLKIN、CLKIN_N輸入附近放置100 - Ω終端電阻，以確保信號完整性。

六、總結(jié)

AMC1304x系列產(chǎn)品憑借其高精度、高安全性和良好的抗干擾能力，為分流電阻式電流測量和隔離電壓測量提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，我們需要充分考慮其技術(shù)特性和設(shè)計要點，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。