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[参考译文] AMC1400-Q1:AMC1400-Q1具有>5300V 工作电压的高侧电流检测实施–隔离区策略

Guru**** 2350610 points
Other Parts Discussed in Thread: AMC1400-Q1, AMC1400, AMC1411, AMC131M01
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1502177/amc1400-q1-amc1400-q1-high-side-current-sensing-implementation-with-5300v-working-voltage-isolation-zone-strategy

器件型号:AMC1400-Q1
主题中讨论的其他器件: AMC1400AMC1411AMC131M01

工具/软件:

我目前正在为采用的系统设计一个高侧电流检测级 工作电压高达4300 V 我需要确保 至少5300V 隔离 (4300V + 25%裕度)。 我计划使用 AMC1400-Q1 数字隔离器及其增强型隔离和模拟输出特性。 在上进行检测 高侧电源轨 和使用分流电阻器时电流电平在±250mV 输入范围内。

我查看了这篇实用文章:  AMC1400适用于高压电源的电流检测方法

然而、这种反应更具概念性、缺乏有关如何实现的电路层面细节 多个隔离区域 可以实施该措施以在 AMC1400的增强型隔离栅限制范围内实现如此高的工作电压(通常每级~1.5kV 至2kV RMS 工作电压)。

 到目前为止、我考虑的是:

  • 消息流 多个串联的 AMC1400-Q1s 之间的隔离级

  • 放置 隔离式直流/直流转换器 IC 的单个匹配、以维持隔离的电源域

  • 仔细选择 PCB 布局以实现爬电距离/间隙和电势屏蔽

  • 计划采用 AMC1400 AMC1411 用于下游的高阻抗电压检测(不需要增益的情况)

我的问题:

  1. 使用 AMC1400-Q1实现多个隔离层的建议方法是什么?

    • 例如、如果使用3个串联的 AMC1400、对其有何要求 为每个级供电 跨区域传输信号 而不违反隔离限值?

  2. 有推荐的 TI 参考设计或应用手册 概念图的其他内容吗?

  3. 有没有 应用策略 来协调多个隔离级来保持信号保真度和安全裕度?

  4. 如果隔离层堆叠、应以何种方式实现 接地基准 直流/直流电源 如何设法将每个 AMC1400保持在其额定 VISO 内、同时仍能测量高侧电流?

我的设计目标摘要:

  • 在处进行高侧电流检测 4300V 共模

  • 需要遵守的规定 ≥5300V 隔离工作电压

  • 分流器上的低电压差分信号(±250mV)测量

  • 使用 AMC1400-Q1 (用于电流)和 AMC1411 (下游电压缓冲器)

  • 如果需要、开路可实现多个隔离级

我欣赏任何设计见解甚至赞赏 概念方框图 这展示了如何在保持测量精度的同时、将这种高电势分为可管理的隔离区域。 提前感谢您的支持!

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Bob:

    我想我们没有应用手册或详细图表来说明如何实施此类隔离策略。

    我认为有几种方法可以做到这一点:

    1. 如上所述、首先使用 AMC1400来测量分流器、然后使用2个 AMC1400或2个 AMC1411。
      1. 这样做需要在每一级使用单独的隔离式直流/直流电源。
        1. 每个 AMC 器件需要大约60mW 至100mW 的功率(取决于电源电压)。  这意味着、您的隔离式直流/直流电源需要为 AMC 器件支持180-300mW 的功率、并为效率损失提供一些额外的裕度。
      2. 需要处理的另一个元件是信号链转换。  在第一个器件之后、输出将是一个偏置为1.44V 的2V 信号。  需要针对链中的下一个器件将其偏置和缩小。
        1. 您可以使用运算放大器来进行这种信号调节。
        2. 根据您的测量精度需求、您可以使用其中一个输出、使用分压器将其降低、并将其作为输入发送到 AMC1411。   
    2. 另一种选择是使用 AMC131M01 (SPI 输出)测量分流电阻器、然后在这个电阻器之后使用数字隔离器。
      1. 这也需要单独的直流/直流电源
      2. 这会增加一点复杂性、因为 AMC131M01具有 SPI 接口、需要时钟和配置、但由于包含数据的数字信号将通过隔离链发送、因此这样做的好处是信号完整性更好。

    我将整理一些图表来说明此概念、并将在第二天或第二天回复。

    谢谢。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Bob:

    我已经对此进行了深入研究、有几个问题需要解决。

    1. 为每个隔离级发电。
      1. 如前所述、这可以通过多个隔离式直流/直流变压器或具有多个绕组的单个变压器来实现。
    2. 跨级的信号完整性。
      1. 但始终保持模拟不变
        1. 您可以使用所有 AMC1400、但需要一个转换级将一个器件的输出调整为下一个器件的输入
        2. 您可以从 AMC1400开始、然后再从 AMC1411开始。  您可以通过简单的电阻分压器将一个器件的输出扩展到下一个器件的输入。  由于输出为1.44V 共模、因此会导致一定的输入范围损失。
      2. 另一种选择是使用 AMC131M0X 将模拟转换为数字、然后将数字隔离器用于后续级。
    3. 另一个主要问题是隔离分离本身。  隔离区域会根据因器件和电路板布局布线而形成的电容分压器进行拆分。
      1. 为了均匀地拆分隔离区、需要匹配每级之间的电容。  为此、您可能需要使用具有足够大容差的分立式电容器、从而使器件和电路板电容不会产生太大影响。

    下面的一些图展示了如何根据此隔离策略连接器件。

    谢谢。