JAJY148 e-Book（PDF）

JAJY148 December 2024 AMC0106M05 , AMC0106M25 , AMC0136 , AMC0311D , AMC0311S , AMC0386 , AMC0386-Q1 , AMC1100 , AMC1106M05 , AMC1200 , AMC1200-Q1 , AMC1202 , AMC1203 , AMC1204 , AMC1211-Q1 , AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301 , AMC1301-Q1 , AMC1302-Q1 , AMC1303M2510 , AMC1304L25 , AMC1304M25 , AMC1305M25 , AMC1305M25-Q1 , AMC1306M05 , AMC1306M25 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC131M03 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1350 , AMC1350-Q1 , AMC23C12 , AMC3301 , AMC3330 , AMC3330-Q1

1
はじめに
絶縁型シグナルチェーンの紹介
1. 絶縁型アンプと絶縁型変調器の比較
  1. 概要
  2. 絶縁型アンプの概要
  3. 絶縁型変調器の概要
  4. 絶縁型アンプと絶縁型変調器の性能比較
  5. トラクションインバータにおける絶縁型変調器
  6. 推奨する絶縁型アンプおよび変調器
  7. まとめ
2. TI 初の超広範囲の沿面距離と空間距離に対応した絶縁型アンプ
  1. アプリケーションブリーフ
選択ツリー
電流検出
1. 絶縁型データコンバータのシャント抵抗の選択
  1. 17
2. 絶縁型電流センシングの設計上の考慮事項
  1. 19
  2. まとめ
  3. 参考資料
  4. 関連ウェブサイト
3. ±50mV 入力およびシングルエンド出力を備えた絶縁型電流センシング回路
  1. 24
4. ±50mV 入力および差動出力を備えた絶縁型電流検出回路
  1. 26
5. ±250mV の入力範囲、シングルエンド出力電圧の絶縁型電流センシング回路
  1. 設計目標
  2. 設計の説明
  3. デザインノート
  4. 設計手順
  5. 設計シミュレーション
  6. DC シミュレーション結果
  7. 閉ループの AC シミュレーション結果
  8. 過渡シミュレーション結果
  9. 設計の参照資料
  10. 設計に使用されている絶縁型アンプ
  11. 代替絶縁型アンプの設計
6. ±250mV 入力および差動出力の絶縁型電流測定回路
  1. 設計目標
  2. 設計の説明
  3. デザインノート
  4. 設計手順
  5. 設計シミュレーション
  6. DC シミュレーション結果
  7. 閉ループの AC シミュレーション結果
  8. 過渡シミュレーション結果
  9. 設計の参照資料
  10. 設計に使用されているオペアンプ
  11. 設計の代替オペアンプ
7. 絶縁型過電流保護回路
  1. 52
8. 差動出力 (絶縁型) アンプからシングルエンド入力 ADC への接続
  1. 54
9. AMC3311 を使用して、AMC23C11 に絶縁型センシングとフォルト検出用の電力供給を行う
  1. アプリケーションブリーフ
10. フロントエンドゲイン段を備えた絶縁型電流センシング回路
  1. 58
11. 絶縁型シャント電流検出と閉ループ電流検出の精度の比較
  1. 60
電圧検出
EMI 性能
1. 絶縁型アンプによるクラス最高の放射エミッション EMI 性能
2. AMC3301 ファミリの放射エミッション EMI を減衰させるためのベストプラクティス
最終製品
その他のリファレンスデザイン / 回路

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 43 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 14.

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

式 15.

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 16.

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 17.

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 18.

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 19.

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 20.

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 21.

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 22.

\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 23.

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 24.

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 25.

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 26.

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 27.

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 28.

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 29.

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 30.

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 31.

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。