설계 목표

설계 설명

이 회로는 AMC3330 절연 증폭기와 전압 분할기 회로를 활용하여 분할 탭 라인 간 절연 전압 감지 측정을 수행합니다. 라인 간 측정은 이상이 120°인 277V_AC 소스 2개 사이에서 실시됩니다. 전압 분할기 회로는 라인 간 전압을 ±480V에서 ±1V로 줄여 AMC3330의 입력 전압 범위에 일치시킵니다. AMC3330은 2V/V의 고정 게인으로 ±1V의 차동 신호를 측정할 수 있습니다 AMC3330은 1.2GΩ의 차동 입력 임피던스와 2.5nA의 낮은 입력 바이어스 전류를 갖추고 있어 고전압 애플리케이션의 신호 감지에서 낮은 게인 오류와 낮은 오프셋 오류를 지원합니다.

균형 잡힌 3상 AC 전압 시스템에서 분할 탭 구성을 사용하면 2개의 라인 간 전압 측정으로 파생 방식을 통해 3개의 라인-중립 전압을 모두 측정할 수 있습니다.

설계 노트

1. AMC3330은 높은 입력 임피던스와 낮은 입력 바이어스 전류로 인해 전압 감지 애플리케이션에 최적이며, 두 가지 두 DC 오류를 최소화합니다. 통합된 절연 전원 공급 장치와 양극 입력 전압 범위로 인해 AMC3330은 AC 라인 간 전압 감지에 이상적입니다.
2. 원하는 입력 신호 범위에 대한 시스템의 선형 작동을 확인하십시오. 이는 DC 전송 특성 섹션의 시뮬레이션을 사용하여 검증됩니다.
3. 저항 분할기 회로에 사용되는 저항이 소스 입력 전압을 AMC3330 입력 전압 범위인 ±1V로 줄일 수 있는지 확인하십시오.
4. 저항 분할기 회로에 사용되는 저항의 작동 전류 및 전압 정격이 충분한지 확인하십시오.
5. 데이터 시트의 절대 최대 정격 표에 설명된 대로 AMC3330 입력 전류가 ±10mA 미만인지 확인하십시오.

설계 단계

1. 120° 떨어져 있는 두 개의 277V_AC 소스 사이의 총 라인 간 전압(V_LL)을 계산합니다.
   $V_{LL}=\sqrt{3}\times 277 V=480 V$
2. 전압 분할기 회로에 대한 AMC3330의 입력 전압에 대한 라인 간 전압의 비율을 계산합니다.
3. $Ratio=\frac{{1 V}_{AMC330,input}}{480 V}=0.0020833$
4. R₁, R₂, R_1', R_2'에 대해 1MΩ 저항을 선택합니다. 이전 단계와 다음 전압 분할기 방정식으로 얻은 비율을 사용하여 AMC3330 입력 전압을 ±1V로 줄이는 데 필요한 등가 감지 저항 R_sense를 해석합니다.
   $0.0020833=\frac{R_{sense}}{R_1+R_2+R_{1\text{'}}+R_{2\text{'}}+R_{sense}}=\frac{R_{sense}}{4 M\mathrm{\Omega }+R_{sense}}$
   $R_{sense}=\frac{8333.2 \mathrm{\Omega }}{1-0.0020833}=8350.6 \mathrm{\Omega }$
5. 분할 탭 구성에는 두 개의 등가 감지 저항인 R_S 및 R_S'가 필요합니다. 아날로그 엔지니어의 계산기를 사용하여 R_S 및 R_S'에 가장 근접한 표준 값을 결정합니다.
   $R_S=R_{S\text{'}}=\frac{R_{sense}}{2}=\frac{8350.6 \mathrm{\Omega }}{2}=4175.3 \mathrm{\Omega }=4.17 k\mathrm{\Omega }$
6. 전력 손실이 저항의 정격을 초과하지 않도록 전압 소스에서 전압 분할기 회로를 통해 흐르는 전류를 계산합니다. 자세한 내용은 고전압 측정의 고려 사항을 참조하십시오.
   $I_{AMC330,input}=\frac{V}{R}=\frac{480 V}{4\times 1 M\mathrm{\Omega }+2\times 4.17 k\mathrm{\Omega }}=0.039 mA$
7. 전압 분할기의 게인은 다음과 같습니다. $\frac{1}{480}$ AMC3330의 게인은 2이며, 전송 함수 방정식을 사용하여 480V의 입력 전압에 대한 출력 전압을 계산할 수 있습니다.
   방정식 37. $V_{OUT}=Gain\times V_{IN}$
   $V_{OUT}=\frac{1}{480}\times 2\times 480 V=2 V$

DC 전송 특성

다음 그래프는 ±800V 입력에 대해 AMC3330의 시뮬레이션된 차동 출력을 보여줍니다. 출력 전압은 이전 페이지에서 계산한 바와 같이 480V의 입력 전압에서 약 2V입니다.

AC 전송 특성

시뮬레이션된 게인은 -47.62dB로, 전압 분할기 및 AMC3330의 예상 게인과 거의 일치합니다.

시뮬레이션 결과

다음 시뮬레이션은 AMC3330의 입력 및 출력 신호를 보여줍니다.

설계 레퍼런스

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