KOKY056 E-book

KOKY056 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
머리말
절연 신호 체인 소개
1. 절연 증폭기와 절연 모듈레이터 비교
  1. 요약
  2. 절연 증폭기 소개
  3. 절연 모듈레이터 소개
  4. 절연 증폭기와 절연 모듈레이터 간의 성능 비교
  5. 트랙션 인버터의 절연 모듈레이터
  6. 절연 증폭기 및 모듈레이터 권장 사항
  7. 결론
2. 매우 넓은 연면 및 간극을 지원하는 TI의 첫 번째 절연 증폭기
  1. 애플리케이션 요약
선택 트리
전류 감지
1. 절연 데이터 컨버터를 위한 션트 레지스터 선택
  1. 17
2. 절연 전류 감지에 대한 설계 고려 사항
  1. 19
  2. 결론
  3. 참고 자료
  4. 관련 웹사이트
3. ±50mV 입력 및 단일 종단 출력을 지원하는 절연 전류 감지 회로
  1. 24
4. ±50mV 입력 및 차동 출력을 지원하는 절연 전류 감지 회로
  1. 26
5. ±250mV 입력 범위 및 단일 종단 출력 전압을 지원하는 절연 전류 감지 회로
  1. 설계 목표
  2. 설계 설명
  3. 설계 노트
  4. 설계 단계
  5. 설계 시뮬레이션
  6. DC 시뮬레이션 결과
  7. 폐쇄형 루프 AC 시뮬레이션 결과
  8. 과도 시뮬레이션 결과
  9. 설계 레퍼런스
  10. 주요 절연 증폭기 설계
  11. 대체 절연 증폭기 설계
6. ±250mV 입력 및 차동 출력을 지원하는 절연 전류 측정 회로
  1. 설계 목표
  2. 설계 설명
  3. 설계 노트
  4. 설계 단계
  5. 설계 시뮬레이션
  6. DC 시뮬레이션 결과
  7. 폐쇄형 루프 AC 시뮬레이션 결과
  8. 과도 시뮬레이션 결과
  9. 설계 레퍼런스
  10. 주요 연산 증폭기 설계
  11. 대체 연산 증폭기 설계
7. 절연 과전류 보호 회로
  1. 52
8. 단일 종단 입력 ADC에 차동 출력(절연) 증폭기 인터페이싱
  1. 54
9. AMC3311을 활용하여 절연 감지 및 고장 감지를 위해 AMC23C11에 전원 공급
  1. 애플리케이션 요약
10. 프론트 엔드 게인 단계를 지원하는 절연 전류 감지 회로
  1. 58
11. 절연 션트 및 폐쇄형 루프 전류 감지의 정확도 비교
  1. 60
전압 감지
1. 절연 전압 감지를 통해 전력 변환 및 모터 제어 효율 극대화
  1. 63
  2. 고전압 감지용 솔루션
  3. 집적 레지스터 장치
  4. 단일 종단 출력 장치
  5. 통합 절연 전압 감지 사용 사례
  6. 결론
  7. 추가 리소스
2. 통합 고전압 저항 절연 증폭기 및 모듈레이터로 정확도와 성능 향상
  1. 요약
  2. 머리말
  3. 고전압 저항 절연 증폭기 및 모듈레이터의 장점
    1. 공간 절약
    2. 통합 HV 저항의 온도 및 수명 드리프트 개선
    3. 정확도 결과
    4. 완전 통합 저항기와 추가 외부 저항기의 비교 예시
    5. 장치 선택 트리 및 일반적인 AC/DC 사용 사례
  4. 요약
  5. 참고 자료
3. 전압 감지 애플리케이션을 위한 차동, 단일 종단 고정 게인 및 비율 측정 출력을 지원하는 절연 증폭기
  1. 요약
  2. 머리말
  3. 차동, 단일 종단 고정 게인 및 비율 측정 출력 개요
  4. 애플리케이션 예시
    1. 제품 선택 트리
  5. 요약
  6. 참고 자료
4. ±250mV 입력 및 차동 출력을 사용하는 절연 전압 측정 회로
  1. 93
5. AMC3330을 사용한 라인 간 절연 전압 측정을 위한 분할 탭 연결
  1. 95
6. 절연 증폭기와 의사 차동 입력 SAR ADC를 지원하는 ±12V 전압 감지 회로
  1. 97
7. 절연 증폭기와 차동 입력 SAR ADC를 지원하는 ±12V 전압 감지 회로
  1. 99
8. 절연 부족 전압 및 과전압 감지 회로
  1. 101
9. 절연 제로 크로스 감지 회로
  1. 103
10. 차동 출력을 지원하는 ±480V 절연 전압 감지 회로
  1. 105
EMI 성능
1. 절연 증폭기를 사용한 동급 최고의 방사 방출 EMI 성능
2. AMC3301 제품군 방사 방출 EMI를 감쇠하기 위한 모범 사례
  1. 요약
  2. 머리말
  3. 입력 연결이 AMC3301 제품군 방사 방출에 미치는 영향
  4. AMC3301 제품군 방사 방출 감쇠
    1. 페라이트 비드 및 공통 모드 초크
    2. AMC3301 제품군의 PCB 회로도 및 레이아웃 모범 사례
  5. 여러 AMC3301 장치 사용
    1. 장치 방향
    2. 여러 AMC3301에 대한 PCB 레이아웃 모범 사례
  6. 결론
  7. AMC3301 제품군 표
완제품
1. HEV/EV의 션트 및 홀 기반 절연 전류 감지 솔루션 비교
  1. 128
2. DC 전기차 충전 애플리케이션의 전류 감지를 위한 설계 고려 사항
  1. 요약
  2. 머리말
    1. 전기 자동차용 DC 충전소
    2. 전류 감지 기술 선택 및 동급 모델
      1. 션트 기반 솔루션으로 전류 감지
      2. 감지 기술의 동급 모델
  3. AC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. AC/DC의 기본 하드웨어 및 제어 설명
      1. AC 전류 제어 루프
      2. DC 전압 제어 루프
    2. 지점 A 및 B – AC/DC AC 위상 전류 감지
      1.        대역폭의 영향
        
                정상 상태 분석: 기본 및 제로 크로싱 전류
        
                과도 현상 분석: 스텝 전력 및 전압 저하 응답
      2. 지연의 영향
        
        고장 분석: 그리드 단락
      3.        게인 오류의 영향
        
                게인 오류로 인한 AC/DC의 전력 장애
        
                게인 오류로 인한 전력 장애에 대한 AC/DC 응답
      4. 오프셋의 영향
    3. 지점 C 및 D – AC/DC 링크 전류 감지
      1. 대역폭이 피드포워드 성능에 미치는 영향
      2. 지연이 전원 스위치 보호에 미치는 영향
      3. 게인 오류가 전력 측정에 미치는 영향
        
        과도 현상 분석: 지점 D의 피드포워드
      4. 오프셋의 영향
    4. 지점 A, B, C1/2 및 D1/2및 제품 제안의 장점과 단점 요약
  4. DC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 위상 변이 제어를 사용하는 절연 DC/DC 컨버터의 기본 작동 원리
    2. 지점 E, F-DC/DC 전류 감지
      1. 대역폭의 영향
      2. 게인 오류의 영향
      3. 오프셋 오류의 영향
    3. 지점 G - DC/DC 탱크 전류 감지
    4. 감지 지점 E, F, G 및 제품 제안 요약
  5. 결론
  6. 참고 자료
3. 전기 모터 드라이브의 오류 감지를 위해 절연 콤퍼레이터 사용
4. 모터 드라이브의 옵토 호환 절연 게이트 드라이버 UCC23513용 개별 DESAT
  1. 요약
  2. 머리말
  3. DESAT가 통합된 절연 게이트 드라이버의 시스템 과제
  4. UCC23513 및 AMC23C11을 통한 시스템 접근 방식
    1. 시스템 개요 및 주요 사양
    2. 회로도 설계
      1. 회로도
      2. VCE(DESAT) 임계값과 DESAT 바이어스 전류 구성
      3. DESAT블랭킹 시간
      4. DESAT 디글리치 필터
    3. 레퍼런스 PCB 레이아웃
  5. 시뮬레이션 및 테스트 결과
    1. 시뮬레이션 회로 및 결과
      1. 시뮬레이션 회로
      2. 시뮬레이션 결과
    2. 3상 IGBT 인버터를 사용한 테스트 결과
      1. 브레이크 IGBT 테스트
      2. 위상 간 단락이 발생한 3상 인버터에 대한 테스트 결과
  6. 요약
  7. 참고 자료
5. AC 모터 드라이브의 절연 전압 감지
  1. 머리말
  2. 결론
  3. 참고 자료
6. 서버 PSU에서 고성능 절연 전류 및 전압 감지 달성
  1. 애플리케이션 요약
추가 레퍼런스 디자인/회로
1. 절연 증폭기를 위한 부트스트랩 충전 펌프 전원 공급 장치 설계
  1. 요약
  2. 머리말
  3. 부트스트랩 전원 공급 장치 설계
    1. 충전 펌프 커패시터 선택
    2. TINA-TI에서 시뮬레이션
    3. AMC1311-Q1을 사용한 하드웨어 테스트
  4. 요약
  5. 참조
2. MCU로의 절연 모듈레이터 디지털 인터페이스를 사용한 클록 에지 지연 보상
  1. 요약
  2. 머리말
  3. 디지털 인터페이스 타이밍 사양의 설계 과제
  4. 클록 에지 지연 보상을 사용한 디자인 접근 방식
  5. 테스트 및 검증
  6. 결론
  7. 참고 자료
3. AMC3311을 활용하여 절연 감지 및 고장 감지를 위해 AMC23C11에 전원 공급
  1. 애플리케이션 요약

설계 목표

높음 측면 공급	입력 전압	작동 전압	저압측 공급	출력 전압
12 V	±170V_pk 사인파	≥ 400V_RMS	3.3V~5.0V ±10%	≤ 저압측 공급

설계 설명

제로 크로싱 감지기 회로는 AC 입력이 제로 크로스 레퍼런스 전압을 넘어서면 출력 상태를 변경합니다. 이 설계는 인버팅 및 비인버팅 디지털 출력을 사용한 AC 사인파의 제로 크로싱 감지를 위한 단일 칩 솔루션입니다. 회로는 콤퍼레이터 인버팅 입력을 접지로 설정하고 비인버팅 입력에 클램핑되는 사인파를 적용하여 생성됩니다. 입력 전압은 R1과 반 평행 다이오드 한 쌍에 의해 클램핑됩니다. 이 경우 감쇠기 대신 다이오드를 사용하여 제로 크로싱 가까이에 있는 입력의 회전율을 최대화하여 출력 지연 시간을 줄입니다. 이 회로는 제어 회로의 AC 라인 제로 크로스 감지에서 대기 및 오프 모드 전력 소비를 줄이는 데 사용됩니다.

절연 제로 크로스 감지 회로 회로도

설계 노트

회로는 절연 장벽 전체에서 750V의 작동 전압을 처리할 수 있어야 합니다.
IN+에서 최대 입력 전압은 ±1V여야 합니다.
인버팅 및 비인버팅 출력이 필요합니다.
R1을 통해 흐르는 최대 전류는 100µA ±10%입니다.
스트링에 있는 각 저항의 작동 전압을 최대 100V ±10%로 제한하십시오.
입력 AC 소스 전압은 120V_RMS이고, 더 높은 AC 전압도 부품 수정으로 손쉽게 수용할 수 있습니다. 자세한 내용은 대체 설계 섹션을 참조하십시오.
AC 제로 크로스에서의 이력 전압이 ±30mV를 넘지 않도록 하십시오.

설계 단계

이상적 R1 저항 값을 결정합니다. 최대 피크 입력 전압 120V_RMS × √2 = 170V_PK. 다이오드 D1의 순방향 전압은 0에 가깝고 이 계산에는 포함되지 않습니다.
$R 1 = \frac{170 V_{P K}}{100 µ A} = 1.70 M Ω$
R1을 3개의 동일한 저항으로 분할하여 저항당 100V 이하의 설계 제한을 유지합니다.
$R 1 = \frac{1.70 M Ω}{3} = 566.66 k Ω$
아날로그 엔지니어의 계산기를 사용하여 R1에 대한 표준 E96 1% 저항 값을 찾을 수 있습니다. 가장 가까운 값은 569kΩ입니다.
안티 병렬 다이오드를 선택합니다. R1을 통해 공급되는 100µA와 함께 최소 ±350mV의 순방향 전압을 제공할 다이오드를 선택합니다.
옵션 – R2 및 C1에 의해 정의된 VINP의 저역 필터를 설계합니다. 주파수 응답은 다음과 같이 정의됩니다.
$F_{C} = \frac{1}{2 π \times R 2 \times C 1}$

개정된 설계

다음 회로도는 AMC23C10을 사용하여 개정된 설계의 구현을 보여줍니다.

AMC23C10 절연 콤퍼레이터로 개정된 설계

AMC23C10은 정전식 절연을 사용하여 1,000V의 작동 전압을 제공합니다. VDD1의 전압 소스는 3V~27V로 지정되며 LDO를 통해 내부적으로 제어됩니다. VDD2는 2.7V~5.5V로 지정됩니다. 정상 작동 시 입력 전압 범위는 ±1V입니다. OUT1의 로직 출력은 VDD1로의 풀업 저항에서 사용할 수 있는 오픈 드레인입니다. OUT2는 외부 풀업 저항이 필요 없는 푸시-풀 유형 출력입니다.

설계 시뮬레이션

사인파 입력을 사용한 제로 크로싱 감지 시뮬레이션

정류 입력을 사용한 제로 크로싱 감지 시뮬레이션

제로 크로싱 감지의 응답 시간 시뮬레이션

측정된 응답

다음 이미지는 AMC23C10 절연 콤퍼레이터를 사용한 제로 크로싱 감지 회로의 측정된 응답을 보여줍니다. 입력은 트레이스 1에서 캡처되고, OUT1 및 OUT2는 각각 트레이스 2와 3에 표시됩니다. 입력의 상승 및 하강 에지 모두에서 측정하면 입력의 제로 크로싱과 출력 전환 사이의 지연은 220ns를 초과하지 않습니다.

정류 입력의 제로 크로싱 감지

제로 크로싱 감지 출력 지연 - 하강 에지

제로 크로싱 감지 출력 지연 – 상승 에지

설계 레퍼런스

TI의 포괄적인 회로 라이브러리에 대한 아날로그 엔지니어의 회로 안내서를 참조하십시오.

텍사스 인스트루먼트, AMC23C10 빠른 응답, 강화 절연 콤퍼레이터, 듀얼 출력 데이터 시트

주요 절연 콤퍼레이터 설계

AMC23C10
작동 전압	1000V_RMS
VDD1	3.0V~27V
VDD2	2.7 V~5.5 V
입력 전압 범위	±1000 mV
출력 옵션	OUT1 - 오픈 드레인
출력 옵션	OUT2 - 푸시-풀
AMC23C10

230VAC 입력을 위한 대체 설계

AMC23C10
작동 전압	1000V_RMS
AC 입력	325V_pk
R1 이상	3.25 MΩ
R1 E96 표준	1.09MΩ당 3개