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[参考译文] AMC1311-Q1：用于能量计量的直流电压感应

admin
Guru**** 655270 points
Other Parts Discussed in Thread: AMC1311, AMC1301, AMC1311-Q1, AMC1300B-Q1, AMC1301-Q1, AMC1302-Q1, AMC3302, AMC3330, ADS131M04
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/986259/amc1311-q1-dc-voltage-sensing-for-energy-metering

器件型号：AMC1311-Q1
主题中讨论的其他器件：AMC1311、 AMC1301、 AMC1300B-Q1、 AMC1301-Q1、 AMC1302-Q1、 AMC3302、 AMC3330、 ADS131M04

大家好、

我们正在为电动汽车快速充电站构建高精度直流能量计。

直流电压范围：- 150V 至1000V 直流

直流电流范围：- 100A (最大值)

对于电压检测：-我计划使用 AMC1311 B 以及容差为0.5%的电阻分压器。 即使在校准后、也可以使用此方法获得小于0.1%的电压测量误差吗？？？

对于电流感测：-我计划将 AMC1301与高精度分流器一起使用。 校准后、使用这种方法是否可能获得小于0.1%的电流测量误差？？？

谢谢、此致

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    TI__Guru**** 655270 points
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    您好、Biswajit、

    是的、这是可能的。

    使用芯片的整个线性输入电压范围、对于 AMC1311B 为-0.1V...+2.0V、对于 AMC1301为-250mV...+250mV。

    保持 AMC1311B 前面分压器的下电阻小于1G/10、000 = 100k、并使 AMC1301前面的分流电阻小于18k/10、000 = 1.8R。

    为什么选择10、000倍？

    实现小于0.1%偏差的系数为1、000、另一个系数为10以提供一些余量、因为数据表中芯片的指定输入电阻值仅为典型值。

    由于温度升高和长期漂移、因此使用0.1%/ 15ppm 电阻器代替您计划的0.5%电阻器。 将这些电阻器的表面温度保持在40...50°C 以下、以最大限度地减少长期漂移。 更高的表面温度将导致更高的长期漂移！ 请记住阿累尼乌斯先生  

    Kai

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    TI__Guru**** 655270 points
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    并看一看 AMC1311和 AMC1301的输入偏置电流。 为了将对精度的影响降至最低、进一步将电阻值降低10倍、最终导致<10k 和<180mR。

    Kai

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    TI__Guru**** 655270 points
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    您好、Biswajit、

    是的、这两个测量精度目标都是可能的、但需要考虑几个因素。  以下是满足这些目标的+/-85A 扫描的一些测量结果。 请注意、仅执行了偏移校准、分流器不会受到环境温度变化的影响： https://www.ti.com/lit/an/sbaa464/sbaa464.pdf

    下面是一个 Excel 计算器、可帮助您计算器件的典型和最坏情况预期误差。  

    https://www.ti.com/lit/zip/sbar013

    需要澄清的三个重要问题是：

    您的温度范围是多少？

    2.您的误差目标是最坏情况还是典型的？  

    3.将执行哪种类型的校准？  

    对于您的电压检测电路、我建议使用 AMC1311B-Q1而不是 AMC1311-Q1、因为它的性能稍高。  

    对于电流感应电路、电流非常高、您必须考虑在最大程度地提高隔离式放大器的 FSR 和分流电阻器中的功率耗散之间进行权衡。 正如凯先生所指出，我建议尽量降低阻力。 这将有助于最大限度地降低分流电阻器中的功率耗散。 如果分流电阻器中耗散的功率过高、它将开始快速漂移。  

    4.要测量的标称(典型)电流范围是多少？  

    5.在最大电流下是否还要求0.1%的精度？  

    我不建议使用 AMC1301-Q1、因为它是一款较旧的器件。 我建议使用 AMC3302或 AMC1302-Q1、因为它们具有+/-50mV 的较小输入范围。  另一种可能的方法是使用具有较大输入电压范围的器件、例如 AMC1300B-Q1 (+/-250mV、较新一代与 AMC1301-Q1引脚对引脚兼容)、并联和隔离式放大器之间前端上的放大器。 这将使您能够使用更小的分流器、从而进一步降低功耗。 此 TIDA 中显示了此配置的一个示例：  

    https://www.ti.com/tool/TIDA-00445

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    TI__Guru**** 655270 points
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    感谢 Alexander 的回复！

    我将使用您共享的 AMC Excel 表格进行电压检测！ 但问题在于、感应电阻器会随着直流电压的变化而不断变化。 我具有宽直流电压范围。 150 V 直流至1000 V 直流。 我想知道我是否能够满足这个范围内0.1%的误差标准。

    我们的目标是在所有直流能量计上实现0.5%的误差、因此基本上所有误差都将累加。(直至第一近似值)即电压感应误差+电流感应误差+能量计 IC 误差(0.1%已经知道)、因此我们将目标定位为其他两个误差 (电压感应和电流感应误差)小于0.1%/0.15%

    来回答您的问题

    1)-40至85度总范围...根据环境温度、工作温度可介于-20至45度之间

    2) 2) 它必须在10%至90%负载之间满足0.1%至0.15%的要求。  

    3)关于校准，您可以建议。

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    TI__Guru**** 655270 points
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    您好、Biswajit、

    很高兴能提供帮助！  

     您应将直流电压设置为最大值1000V。 在计算误差时、您可以除以满量程范围、是的、您的测量可能会出现0.1%的误差。 但是、这是典型还是最坏情况下的误差目标？  

    如果将 R1/R2值减小到接近0、则可以使用相同的工作表进行电流感应计算。  

    随着漂移成为越来越主要的误差源、典型与总度范围的差异将产生很大的影响。 阐明您的实际温度目标将有助于您进行计算。 器件的额定工作温度为25°C、因此在根据温度系数计算误差时、应使用25°C 以外的任何温度作为最坏情况下的漂移值。   

    考虑到分流电阻器的容差为0.5%、因此需要进行增益和偏移校准。 在运行时、还可以校准过热或在分流器附近进行局部温度测量、以帮助消除此误差。 如果您进行增益和偏移校准、您可以考虑使用容差更高的分流电阻器、因为无论如何都会校准误差。   

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    HII Alexander、

    我正在 PSPICE 中为 TI 软件模拟 AMC1311B。 我将改变温度以观察对测量的影响。 我想、AMC3302是 AMC1301电流测量的更好选择。 我看到我们可能会得到小于0.1%的误差。

    我有两个问题

    1)您能否建议使用任何可与上述传感器连接的用于直流能量测量的 IC (来自 TI)。 目前、我使用的 MCP39F511A (来自 Microchip)的电压范围为+/- 1V。要将 AMC1311B 连接到 MCP39F511A、我必须放置一个差分放大器、以使输出电压低于1V。 它是否会影响所有准确度？？

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    您好、Biswajit、

    AMC3302是一款出色的器件、具有内部直流/直流转换器、可极大地简化设计。 您可能需要考虑使用 AMC3330、因为它适用于电压测量、并且还具有一个内部直流/直流转换器。 但是、此器件具有+/-1V 输入范围、因此您只能使用0-1V 直流测量、这可能会影响您的精度要求。  

    关于替代 MCP39F511A、 我建议查看 ADS131M04系列器件。 该器件在内部增益为1时具有+/-1.2V 的相似输入范围、因此仍需要差分放大器。 该放大器当然会引入一些误差、主要是器件固有偏移以及反馈(RF)和增益电阻器(Rg)的容差不匹配所引入的增益误差。  

    此 TI 参考设计展示了执行测量的替代方法、例如 ：https://www.ti.com.cn/lit/ug/tiduem7a/tiduem7a.pdf

    请看一下、如果您对这样的架构感兴趣、请告诉我、我可以将您与更专业的 ADS131M04相关人员联系起来。  

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    TI__Guru**** 655270 points
    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。

    HII、

    我现在想继续使用 MCP39F511A 进行能量计量。 它在 电压和电流感应输入端具有+/- 600mV/增益的最大差分增益。 增益可从1增加到32。

    对于电压检测：-我计划将 AMC1311B 与差分放大器一起使用。 我在这里附上了原理图。 我已经完成了仿真、并且能够将最大差分电压降至0.6V 以下。 这似乎是一个可行的解决办法。

    在150V-1000V 范围内、使用此方法、我是否能够实现小于0.1%的误差。

    对于电流感应：- 您是否有适用于 AMC3302的 TI PSPICE 模型？？？ 我没有上网。 尽管我在 Tina 中使用了 Tina 模型进行了仿真。 但我想使用 TI PSPICE 确认仿真。

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    TI__Guru**** 655270 points
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    您好、Biswajit、

    请参阅 表8-1。 ADS131M04数据表中的满量程范围。 此器件也支持+/-600mV 输入、其增益设置可以在1至128之间变化。  

    很高兴听到您有一个可行的解决方案！  

    我目前没有适用于 AMC3302的 TI PSPICE 模型、但它仍在使用中。