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.   1
  2.   はじめに
  3.   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
  4.   選択ツリー
  5.   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
  6.   電圧検出
    1.     絶縁型電圧センシングによる電力変換およびモーター制御の効率性の最大化
      1.      63
      2.      高電圧センシング向けソリューション
      3.      統合型抵抗デバイス
      4.      シングルエンド出力デバイス
      5.      統合型絶縁型電圧センシングのユース ケース
      6.      まとめ
      7.      その他の資料
    2.     高電圧抵抗内蔵の絶縁型アンプおよび変調器で精度と性能を向上
      1.      概要
      2.      はじめに
      3.      高電圧抵抗の絶縁型アンプおよび変調器の利点
        1.       省スペース
        2.       内蔵 HV 抵抗による温度および寿命ドリフトの向上
        3.       精度の結果
        4.       完全に内蔵された抵抗と追加外付け抵抗の例
        5.       デバイス選択ツリーおよび AC/DC の一般的な使用事例
      4.      まとめ
      5.      参考資料
    3.     差動、シングルエンド固定ゲイン、レシオメトリック出力を備えた電圧センシング アプリケーション向け絶縁型アンプ
      1.      概要
      2.      はじめに
      3.      差動、シングルエンド固定ゲイン、レシオメトリック出力の概要
        1.       差動出力を備えた絶縁型アンプ
        2.       シングルエンド固定ゲイン出力を備えた絶縁型アンプ
        3.       シングルエンド レシオメトリック出力を備えた絶縁型アンプ
      4.      アプリケーションの例
        1.       製品選択ツリー
      5.      まとめ
      6.      参考資料
    4.     ±250mV 入力および差動出力、絶縁型電圧測定回路
      1.      93
    5.     AMC3330 を使用したライン間絶縁型電圧測定用の分岐タップ接続
      1.      95
    6.     絶縁アンプと疑似差動入力 SAR ADC を使用した ±12V の電圧センシング回路
      1.      97
    7.     絶縁アンプと差動入力 SAR ADC を使用した ±12V の電圧センシング回路
      1.      99
    8.     絶縁型の低電圧および過電圧検出回路
      1.      101
    9.     絶縁型ゼロクロス検出回路
      1.      103
    10.     差動出力を持つ ±480V の絶縁電圧センシング回路
      1.      105
  7.   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
      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.      はじめに
      3.      テキサス・インスツルメンツの現行世代の絶縁型アンプの放射エミッション性能
      4.      テキサス・インスツルメンツの前世代の絶縁型アンプの放射エミッション性能
      5.      まとめ
      6.      参考資料
    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
      1.      概要
      2.      はじめに
      3.      入力接続が AMC3301 ファミリの放射エミッションに及ぼす影響
      4.      AMC3301 ファミリの放射エミッションの減衰
        1.       フェライト ビーズとコモン モード チョーク
        2.       AMC3301 ファミリの PCB 回路図とレイアウトのベスト プラクティス
      5.      複数の AMC3301 デバイスの使用
        1.       デバイスの配置
        2.       複数の AMC3301 の PCB レイアウトのベスト プラクティス
      6.      まとめ
      7.      AMC3301 製品ファミリの特性表
  8.   最終製品
    1.     HEV/EV におけるシャント ベースとホール ベースの絶縁型電流センシング ソリューションの比較
      1.      128
    2.     EV (電気自動車) の DC 充電アプリケーションにおける電流センシングの設計上の考慮事項
      1.      概要
      2.      はじめに
        1.       電気自動車用 DC 充電ステーション
        2.       電流センシング技術の選択および等価モデル
          1.        シャント方式のソリューションによる電流センシング
          2.        センシング技術の等価モデル
      3.      AC/DCコンバータの電流センシング
        1.       AC/DC の基本的なハードウェアおよび制御の説明
          1.        AC 電流制御ループ
          2.        DC 電圧制御ループ
        2.       ポイント A、 B – AC/DC AC 位相電流センシング
          1.        帯域幅の影響
            1.         定常状態分析：基本電流およびゼロクロス電流
            2.         過渡分析：ステップ電力応答および一時的な電圧低下応答
          2.        レイテンシの影響
            1.         故障分析：グリッド短絡
          3.        ゲイン誤差の影響
            1.         ゲイン誤差に起因する AC/DC の電源の外乱
            2.         ゲイン誤差に起因する電源の外乱に対する AC/DC 応答
          4.        オフセットの影響
        3.       ポイント C、D – AC/DC DC リンク電流センシング
          1.        帯域幅のフィードフォワード性能への影響
          2.        レイテンシの電源スイッチ保護への影響
          3.        ゲイン誤差の電力測定への影響
            1.         過渡分析：ポイント D のフィードフォワード
          4.        オフセットの影響
        4.       ポイント A、B、C1/2、D1/2 におけるプラス要素とマイナス要素の概要および推奨製品
      4.      DC/DCコンバータの電流センシング
        1.       位相シフト制御を備えた絶縁型 DC/DC コンバータの基本動作原理
        2.       ポイント E、F - DC/DC 電流センシング
          1.        帯域幅の影響
          2.        ゲイン誤差の影響
          3.        オフセット誤差の影響
        3.       ポイント G - DC/DC タンク電流センシング
        4.       センシング ポイント E、F、G の概要と推奨製品
      5.      まとめ
      6.      参考資料
    3.     絶縁型コンパレータを使用して電動モーター ドライブの故障を検出
      1.      はじめに
      2.      電動モーター ドライブの概要
      3.      電動モーター ドライブの障害イベントについて
      4.      電動モーター ドライブで信頼性の高い検出と保護を実現
      5.      使用事例 1：双方向の同相過電流検出
      6.      使用事例 2：DC+ の過電流検出
      7.      使用事例 3：DC– 過電流または短絡の検出
      8.      使用事例 4：DC リンク (DC+ から DC –) の過電圧および低電圧の検出
      9.      使用事例 5：IGBT モジュールの過熱検出
    4.     モーター ドライブにおける UCC23513 フォトカプラ互換絶縁型ゲートドライバ向けディスクリート DESAT
      1.      概要
      2.      はじめに
      3.      DESAT 機能を内蔵した絶縁型ゲート ドライバに関するシステムの課題
      4.      UCC23513 および AMC23C11 を使用したシステム アプローチ
        1.       システムの概要と主な仕様
        2.       回路図の設計
          1.        回路図
          2.        VCE(DESAT) スレッショルドおよび DESAT バイアス電流の構成
          3.        DESAT ブランキング時間
          4.        DESAT グリッチ除去フィルタ
        3.       リファレンス PCB レイアウト
      5.      シミュレーションおよびテスト結果
        1.       シミュレーション回路と結果
          1.        シミュレーション回路
          2.        シミュレーション結果
        2. 3 相 IGBT インバータによるテスト結果
          1.        ブレーキ IGBT テスト
          2.        位相間短絡が発生した 3 相インバータのテスト結果
      6.      まとめ
      7.      参考資料
    5.     AC モーター ドライブの絶縁型電圧検出
      1.      はじめに
      2.      まとめ
      3.      参考資料
    6.     サーバー PSU で電流と電圧の高性能絶縁型センシングを実現
      1.      アプリケーション ブリーフ
  9.   その他のリファレンス デザイン / 回路
    1.     絶縁型アンプ用ブートストラップ チャージ ポンプ電源の設計
      1.      概要
      2.      はじめに
      3.      ブートストラップ電源の設計
        1.       チャージ ポンプ コンデンサの選択
        2.       TINA-TI でのシミュレーション
        3.       AMC1311-Q1 によるハードウェア テスト
      4.      まとめ
      5.      リファレンス
    2.     MCU への絶縁型変調器のデジタル インターフェイスによるクロック エッジ遅延補償
      1.      概要
      2.      はじめに
      3.      デジタル インターフェイスのタイミング仕様に関する設計上の課題
      4.      クロック エッジ遅延補償を使用した設計アプローチ
        1.       ソフトウェアで設定可能な位相遅延によるクロック信号補償
        2.       ハードウェアで構成可能な位相遅延によるクロック信号補償
        3.       クロック復帰によるクロック信号補償
        4.       MCU におけるクロック反転によるクロック信号補償
      5.      テストと検証
        1.       試験装置とソフトウェア
        2.       ソフトウェアで設定可能な位相遅延によるクロック信号補償のテスト
          1.        テスト構成
          2.        テスト測定結果
        3.       MCU におけるクロック反転によるクロック信号補償のテスト
          1.        テスト構成
          2.        テスト測定結果
            1.         テスト結果 – GPIO123 でのクロック入力の反転なし
            2.         テスト結果 – GPIO123 でのクロック入力のクロック反転
        4.       計算ツールによるデジタル インターフェイス タイミングの検証
          1.        補償方法のないデジタル インターフェイス
          2.        一般的に使用される方法 - クロック周波数の低減
          3.        ソフトウェアで設定可能な位相遅延によるクロック エッジ補償
      6.      まとめ
      7.      参考資料
    3.     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

アプリケーション ブリーフ

はじめに

モータ ドライブ、サーボ ドライブ、オンボード チャージャ (OBC)、ストリング インバータ、マイクロ インバータ などのアプリケーションでは、故障検出は不可欠です。絶縁バリアをまたいで高電圧ドメインと低電圧ドメインを分離することで、システムを異なる同相電圧で動作させることができます。高電圧ドメインは機能を実行し、低電圧ドメインは機器を制御します。これにより、低電圧回路への電気的損傷とユーザーの感電の両方を防ぐことができます。高い同相電圧で動作している場合、過電圧などの故障を検出する必要があります。この資料では、AMC3311 が HLDO_OUT から ハイサイド電源電流を供給し、AMC23C11 絶縁型コンパレータの高電圧ドメインに電力を供給して、コンパクトな故障検出設計を実現する方法を説明します。

AMC3311 は高精度の強化絶縁型アンプです。このデバイスの入力電圧範囲は 0～2V で、制御ループを駆動する高精度の絶縁型 DC 電圧測定用のオプションです。このデバイスの特長は、4mA の補助回路用ハイサイド電源電流をサポートする DC/DC コンバータを内蔵していることです。これにより、AMC3311 のフィードバック測定と AMC23C11 の過電圧故障検出の両方で、デバイスのローサイドからハイサイドまで単一電源動作が可能になります。AMC23C11 は高速応答の強化絶縁型コンパレータです。このデバイスを使用すると、調整可能なトリップ スレッショルドで過電流または過電圧を迅速にセンシングできます。2.7mA のハイサイド電源電流が必要になります。AMC3311 は、DC/DC コンバータを内蔵した初の絶縁型アンプであり、制御機能用の高精度絶縁型アンプと、過電流や過電圧保護用の高速応答コンパレータを必要とするアプリケーションにおいて、2 つのデバイスをペアで動作させることができます。

AMC3311 を使用して AMC23C11 に電力供給を行う

AMC3311 は、ハイサイド電源を必要とする接続部品に対して、HLDO_OUT ピン経由で最大 4mA を供給できる絶縁型電源を備えています。この特長のおかげで、AMC23C11 などの高性能絶縁型コンパレータを直接使用できます。

AMC3311 から供給可能な電流により、絶縁型アンプで使用できるコンパニオン デバイスの選択肢が広がります。図 20 に、AMC3311 を使用して AMC23C11 のハイサイドに電力を供給する回路図の例を示します。この回路図では、AMC3311 のピン 5 の HLDO_OUT は、AMC23C11 のピン 1 の VDD1 まで伸びています。絶縁型コンパレータは、入力電圧をピン 3 のリファレンス電圧と比較します。入力電圧がリファレンス電圧として設定されたスレッショルドを上回ると、デバイスはオープン ドレイン出力をプルダウンします。スレッショルド電圧は、内部の 100μA 電流源に対するリファレンス抵抗の値を変更することで調整できます。

また、AMC23C11 には 1.4V のマージン オーバーヘッド電圧があります。スレッショルド電圧は、3.2V 入力と 1.4V マージンの差 (1.8V) を上回ることはできません。トリップ電圧を 1.07V と定義するために REF と GND1 の間に抵抗が配置されています。その結果、このオーバーヘッド要件により、絶縁型コンパレータのスレッショルド電圧はアンプで確認される真のカットオフ電圧よりも低くなるように制限されます。たとえば、アンプの真のカットオフ電圧が 2.14V である場合、その電圧はマージン オーバーヘッド電圧で設定された範囲を超えているため、絶縁型コンパレータは電圧を監視できません。その結果、RSNS は 2 つの等しい抵抗 (RSNS1 と RSNS2) に分離され、カットオフ電圧が AMC3311 に必要な電圧の半分に比例するように定義されます。一方、AMC23C11 はリファレンス電圧として 1.07V を読み取ります。

デバイスを組み合わせて配線する PCB レイアウトの例を 図 21 に示します。

AMC3311 および AMC23C11 の回路図図 164 AMC3311 および AMC23C11 の回路図
AMC3311 および AMC23C11 の PCB レイアウト図 165 AMC3311 および AMC23C11 の PCB レイアウト

AMC23C11 を使用した過電圧検出

AMC3311 と AMC23C11 の過電圧応答時間を、それぞれ 図 22と 図 23 に示します。3.2V 電源を使用する場合、入力信号 (CH4) は、1.07V の過電圧スレッショルドを上回る電圧上昇を示します。

AMC3311 の VOUTP (CH2) と VOUTN (CH1) チャネルの応答時間は 2.906μs で、AMC23C11 の OUT (CH3) チャネルの応答時間は 314.015ns です。アンプは、絶縁型コンパレータが過電圧を検出するのに要する 9 倍以上の時間を要します。この時間遅延は、低レイテンシのアプリケーションでは長すぎる場合があります。AMC3311 アンプを補完するために、絶縁型コンパレータを使用することができます。コンパレータは、設定スレッショルドより高い電圧を迅速に検出して、過電圧を防止します。これにより、影響を受ける電子機器をすべてシャットダウンするようコントローラが通知され、高電圧アプリケーションの安全性と信頼性が強化されます。

AMC3311 の過電圧応答タイミングの波形図 166 AMC3311 の過電圧応答タイミングの波形
AMC23C11 の過電圧応答タイミングの波形図 167 AMC23C11 の過電圧応答タイミングの波形

まとめ

AMC3311 は、ハイサイド電流電源を搭載した絶縁型アンプで、この電源を活用して補助センシング回路に電力を供給することができます。このデバイスは、ハイサイドで外部デバイスに最大 4mA の電力を供給でき、AMC23C11 などの高速絶縁型コンパレータと互換性があります。このコンパレータには、過電圧保護のために応答時間を大幅に短縮できるという利点があります。AMC3311 と AMC23C11 を組み合わせて使用することは、電圧と電流のセンシング アプリケーションに有用なオプションとなります。

その他の資料