Dieser isolierte bidirektionale Strommessschaltkreis mit einzelner Stromversorgung kann Lastströme von –50 A bis 50 A genau messen. Der lineare Bereich des Eingangs beträgt –50 mV bis 50 mV mit einem differenziellen Ausgangsspannungshub von –2,05 V bis 2,05 V und einer Gleichtaktspannung am Ausgang (V_CM) von 1,44 V. die Verstärkung des isolierten Verstärkerschaltkreises ist auf 41 V/V festgelegt. Das Design erfordert eine Arbeitsspannung von 1200 V, um die Bedienersicherheit in einer Hochspannungsanwendung zu gewährleisten.

Designhinweise

1. Der AMC3302 wurde aufgrund seiner hohen Genauigkeit, seines kleinen Eingangsspannungsbereichs und der Anforderung der Anwendung an eine einzelne Low-Side-Stromversorgung ausgewählt.
2. Wählen Sie eine rauscharme Quelle mit niedriger Impedanz für VDD, die den AMC3302 versorgt.
3. Für Messungen höchster Genauigkeit wählen Sie einen Präzisions-Shunt-Widerstand mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten.
4. Wählen Sie den Strom-Shunt-Widerstand anhand des erwarteten Spitzeneingangsstrompegels aus.
5. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, sollten Shunt-Widerstände nicht mit mehr als zwei Dritteln des Nennstroms unter normalen Bedingungen gemäß IEEE-Standards betrieben werden. Für Anwendungen mit strengen Verlustleistungsanforderungen kann eine weitere Reduzierung des Shunt-Widerstands oder eine Erhöhung der Nennleistung erforderlich sein.

Designschritte

1. Bestimmen Sie die Übertragungsgleichung anhand des Eingangsstrombereichs und der festen Verstärkung des Isolationsverstärkers.
   $V_{OUT}=I_{in}\times R_{shunt}\times 41$
2. Bestimmen Sie den maximalen Shunt-Widerstandswert.
   $R_{shunt}=\frac{V_{inMax}}{I_{inMax}}=\frac{50 mV}{50 A}=1 m\mathrm{\Omega }$
3. Bestimmen Sie die minimale Verlustleistung des Shunt-Widerstands.
   ${Power R}_{shunt}={I_{inMax}}^2\times R_{shunt}=2500 A\times 0.001 \mathrm{\Omega }=2.5\mathrm{ }\mathrm{W}$

DC-Übertragungskennlinie

Die folgenden Diagramme zeigen die simulierten DC-Eigenschaften des Differenzausgangs AMC3302. Das Diagramm zeigt, dass die Ausgabe mit einem Eingang von ±50 A linear ist.

Ergebnisse der geschlossener Regelkreis-AC-Simulation

Die AC-Abtastung zeigt die AC-Übertragungskennlinie des Differenzausgangs. Da der AMC3302 eine Verstärkung von 41 V/V hat, ist die in der folgenden Abbildung gezeigte Verstärkung von 33,25 dB zu erwarten.

Ergebnisse der transienten Simulation

Die folgende Transientensimulation zeigt die Ausgangssignale des AMC3302 von –50 A bis 50 A. Der Differenzausgang des AMC3302 beträgt wie erwartet ±2,05 Vpk-pk.

Designreferenzen

Eine umfassende Schaltkreisbibliothek von TI finden Sie in Analog Engineer's Circuit Cookbooks.

Design empfohlener Isolationsverstärker

Design alternativer Isolationsverstärker