JAJA809 アプリケーション・ノート

JAJA809A October 2024 – December 2024 AMC0380D-Q1 , AMC0381D-Q1 , AMC0386-Q1

2.4 完全に内蔵された抵抗と追加外付け抵抗の例

オンボードチャージャ (OBC) アプリケーションでは、温度範囲全体にわたる正確な電圧測定および性能が重要です。何年も使用した後でもバッテリーをフル充電するには、完全な充電状態を達成する必要があります。したがって、精度の向上および寿命ドリフトの低減は、これらのシステムの継続的な成功に直結しています。この原則は、他の HEV、エネルギーインフラストラクチャおよびモータードライブアプリケーションにも当てはまります。

一部のアプリケーションでは、内部分圧抵抗のゲインを手動で調整するために、外付け抵抗を付加することもできます。これは実現可能ではありますが、抵抗内蔵デバイスを使用する場合に事実上解決済みであった温度ドリフトおよびゲイン誤差が、再び導入されることに注意してください。内蔵抵抗では、HV および LV 抵抗のゲインドリフトが同じ方向に変化するようになり、温度範囲全体にわたって安定した状態を維持しているため、ドリフトは実質的に測定されません。外付け抵抗 R_EXT を導入する場合、内蔵抵抗と R_EXT のゲインドリフトが、最悪の場合、逆方向にずれる可能性があり、システムに 2 次的な誤差が追加されることがあります。たとえば、1000V デバイスで 1200V を検出する場合、次のようなデモを考えてみましょう。

図 2-7 異なる分圧抵抗でのゲイン誤差回路図

ケース 1：1000V デバイスで 1000V の検出 (AMC0381R10)：

1000V デバイスの場合：R_HV = 12.5MΩ、R_SNS = 12.5kΩ

内蔵抵抗の公差は ±20% です。HV 抵抗および LV 抵抗、R_HV および R_SNS は、どちらも同じ方向にドリフトします。

SNSP ピンでの公称分圧抵抗電圧：

式 5.

V_{N O M} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S}}{R_{H V} + R_{S N S}}

式 6.

V_{N O M} = 1000 V \times \frac{12.5 k Ω}{12.5 M Ω + 12.5 k Ω} = 0.999 V

SNSP ピンでの最大分圧抵抗電圧：

式 7.

V_{M A X} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S + 20 %}}{R_{H V + 20 %} + R_{S N S + 20 %}}

式 8.

V_{M A X} = 1000 V \times \frac{15.0 k Ω}{15.0 M Ω + 15.0 k Ω} = 0.999 V

ゲイン誤差出力換算：

式 9.

V_{G A I N E R R O R O U T P U T} = (V_{M A X} - V_{N O M}) \times V_{O U T P U T}

式 10.

V_{G A I N E R R O R O U T P U T} = (0.999 V - 0.999 V) \times 2 V = 0 V

式 11.

G a i n E r r o r % = \frac{V_{M A X} - V_{N O M}}{V_{N O M}} \times 100

式 12.

G a i n E r r o r % = \frac{0.999 V - 0.999 V}{0.999 V} \times 100 = 0 %

フルスケール入力範囲を最大化しないと、オフセット誤差がフルスケール誤差に大きく影響する可能性があります。詳細については、『絶縁型電圧センシングカリキュレータ』を参照してください。

ケース 2：1000V デバイスを使用して 1200V の検出 (AMC0381R10)：

1000V デバイスの場合：R_HV = 12.5MΩ、 R_SNS = 12.5kΩ

この設計には、SNSP と AGND との間に外付け抵抗 R_EXT が必要です。これはシステムに二次的な誤差を発生させる可能性があるため、推奨されません。デバイスの絶対最大定格を超えないようにする必要があります。

式 13.

\frac{R_{E X T} ∥ 12.5 k Ω}{12.5 M Ω + R_{E X T} ∥ 12.5 k Ω} = \frac{1}{1200}

式 14.

R_{E X T} = 62.8 k Ω

内蔵抵抗の公差は ±20%、外付け抵抗の公差は 0.1% です。ワーストケースシナリオでは、R_EXT は、R_HV および R_SNS とは逆方向にドリフトする可能性があります。

外付け抵抗使用時の SNSP ピンでの公称分圧抵抗電圧：

式 15.

V_{N O M} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S} ∥ R_{E X T}}{R_{H V} + R_{S N S} ∥ R_{E X T}}

式 16.

R_{S N S} ∥ R_{E X T} = \frac{12.5 k Ω \times 62.8 k Ω}{12.5 k Ω + 62.8 k Ω} = 10.4 k Ω

式 17.

V_{N O M} = 1200 V \times \frac{10.4 k Ω}{12.5 M Ω + 10.4 k Ω} = 1.00 V

外付け抵抗使用時の SNSP ピンでの最大分圧抵抗電圧：

式 18.

V_{M A X} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %}}{R_{H V - 20 %} + R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %}}

式 19.

R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %} = \frac{10.0 k Ω \times 62.9 k Ω}{10.0 k Ω + 62.9 k Ω} = 8.63 k Ω

式 20.

V_{M A X} = 1200 V \times \frac{8.63 k Ω}{10.0 M Ω + 8.63 k Ω} = 1.03 V

ゲイン誤差出力換算：

式 21.

V_{G A I N E R R O R O U T P U T} = (1.03 V - 1.00 V) \times 2 V = 0.069 V

式 22.

G a i n E r r o r % = \frac{1.03 V - 1.00 V}{1.00 V} \times 100 = 3.44 %

内蔵抵抗デバイスをそのまま使用する場合、測定可能なゲインドリフトは発生しません。外付け抵抗を追加してこれらのデバイスのゲインを手動で調整すると、ワーストケースシナリオでのゲインドリフト誤差により、合計システム誤差が 3.44% 増加する可能性があるため、これは推奨されません。