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.   1
  2.   머리말
  3.   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
  4.   선택 트리
  5.   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
  6.   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
        1.       차동 출력을 지원하는 절연 증폭기
        2.       단일 종단, 고정 게인 출력을 지원하는 절연 증폭기
        3.       단일 종단, 비율 측정 출력을 지원하는 절연 증폭기
      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
  7.   EMI 성능
    1.     절연 증폭기를 사용한 동급 최고의 방사 방출 EMI 성능
      1.      절연 증폭기를 사용한 동급 최고의 방사 방출 EMI 성능
      2.      머리말
      3.      텍사스 인스트루먼트 절연 증폭기 현재 세대의 방사 방출 성능
      4.      텍사스 인스트루먼트 절연 증폭기 이전 세대의 방사 방출 성능
      5.      결론
      6.      참고 자료
    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
  8.   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
            1.         정상 상태 분석: 기본 및 제로 크로싱 전류
            2.         과도 현상 분석: 스텝 전력 및 전압 저하 응답
          2.        지연의 영향
            1.         고장 분석: 그리드 단락
          3.        게인 오류의 영향
            1.         게인 오류로 인한 AC/DC의 전력 장애
            2.         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
            1.         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
      1.      머리말
      2.      전기 모터 드라이브 소개
      3.      전기 모터 드라이브의 고장 이벤트 이해
      4.      전기 모터 드라이브에서 안정적인 감지 및 보호 달성
      5.      활용 사례 1: 양방향 위상 내 과전류 감지
      6.      활용 사례 2: DC+ 과전류 감지
      7.      활용 사례 3: DC – 과전류 또는 단락 감지
      8.      활용 사례 4: DC 링크(DC+에서 DC–) 과전압 및 부족 전압 감지
      9.      활용 사례 5: IGBT 모듈 과열 감지
    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
  9.   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
        1.       소프트웨어 구성 가능 위상 지연을 사용한 클록 신호 보상
        2.       하드웨어 구성 가능 위상 지연을 사용한 클록 신호 보상
        3.       클록 반환을 통한 클록 신호 보상
        4.       MCU에서 클록 반전에 의한 클록 신호 보상
      5.      테스트 및 검증
        1.       테스트 장비 및 소프트웨어
        2.       소프트웨어 구성 가능 위상 지연을 사용한 클록 신호 보상 테스트
          1.        테스트 설정
          2.        테스트 측정 결과
        3.       MCU에서 클록 반전에 의한 클록 신호 보상 테스트
          1.        테스트 설정
          2.        테스트 측정 결과
            1.         테스트 결과 – GPIO123에서 클럭 입력의 클럭 반전 없음
            2.         테스트 결과 – GPIO123에서 클록 입력의 클록 반전
        4.       계산 툴을 사용한 디지털 인터페이스 타이밍 검증
          1.        보상 방법 없는 디지털 인터페이스
          2.        일반적으로 사용되는 방법 - 클록 주파수 줄이기
          3.        소프트웨어 구성 가능 위상 지연을 사용한 클록 에지 보상
      6.      결론
      7.      참고 자료
    3.     AMC3311을 활용하여 절연 감지 및 고장 감지를 위해 AMC23C11에 전원 공급
      1.      애플리케이션 요약

애플리케이션 요약

머리말

오류 감지는 모터 드라이브, 서보 드라이브, OBC(온보드 충전기), 스트링 인버터 및 마이크로 인버터를 비롯한 애플리케이션에서 필수적입니다. 절연 장벽을 통해 고전압 도메인과 저전압 도메인을 분리하면 시스템이 여러 공통 모드 전압에서 작동할 수 있습니다. 고전압 도메인은 저전압 도메인이 장비를 제어하는 동안 기능을 수행합니다. 이렇게 하면 저전압 회로의 전기적 손상과 사용자 피해를 모두 방지할 수 있습니다. 높은 공통 모드 전압에서 작동할 때는 과전압과 같은 오류를 감지할 필요가 있습니다. 이 문서에서는 AMC3311이 HLDO_OUT에서 고압측 공급 전류를 제공하여 소형 오류 감지 설계를 위한 AMC23C11 절연 비교기의 고전압 영역에 전원을 공급하는 방법을 설명합니다.

AMC3311은 정밀한 강화 절연 증폭기입니다. 이 장치에는 0-2V의 입력 전압 범위가 있으며, 이는 제어 루프를 구동하는 정밀 절연 DC 전압 측정을 위한 옵션입니다. 이 장치는 4mA의 보조 회로를 위한 고압측 공급 전류를 지원하는 통합 DC/DC 컨버터가 있습니다. 이를 통해 AMC3311의 피드백 측정과 AMC23C11의 과전압 고장 감지 모두에 대해 장치의 저압측에서 고압측까지 단일 공급으로 작동할 수 있습니다. AMC23C11은 응답이 빠른 강화 절연 비교기입니다. 이 장치는 트립 임곗값을 조정할 수 있는 신속한 과전류 또는 과전압 감지에 사용할 수 있습니다. 이 장치에는 2.7mA의 고압측 공급 전류가 필요합니다. AMC3311은 통합 DC/DC 컨버터를 갖춘 최초의 절연 증폭기로, 두 장치가 한 쌍으로 작동하여 정밀 절연 증폭기는 제어 기능으로, 고속 작동 비교기는 과전류 또는 과전압 보호에 사용되는 방식을 가능하게 합니다.

AMC23C11에 전원을 공급하는 데 사용되는 AMC3311

AMC3311은 고압측 공급이 필요한 연결된 부품을 위해 HLDO_OUT 핀을 통해 최대 4mA까지 공급할 수 있는 절연 전원 공급 장치를 제공합니다. 이 기능을 사용하면 AMC23C11과 같은 더 높은 성능의 절연 비교기를 직접 사용할 수 있습니다.

AMC3311에서 사용할 수 있는 공급 전류를 통해 절연 증폭기와 함께 더 광범위한 컴패니언 장치를 사용할 수 있습니다. 그림 20은 AMC3311을 사용하여 AMC23C11의 고압측에 전원을 공급하는 방법을 보여주는 예제 회로도입니다. 회로도에서 AMC3311의 핀 5에 있는 HLDO_OUT은 AMC23C11 핀 1에서 VDD1로 확장하는 트레이스를 보여줍니다. 절연 비교기는 입력 전압을 핀 3의 레퍼런스 전압과 비교합니다. 입력 전압이 레퍼런스 전압으로 설정된 임곗값을 초과하면 장치가 오픈 드레인 출력을 풀다운합니다. 임곗값 전압은 내부 100μA 전류 소스에 비례하여 레퍼런스 저항의 값을 수정하는 방법으로 조정할 수 있습니다.

또한 AMC23C11은 1.4V의 마진 오버헤드 전압을 갖습니다. 임곗값 전압은 3.2V 입력과 1.4V 마진의 차이(1.8V)보다 클 수 없습니다. 저항을 REF와 GND1 사이에 배치하여 트립 전압을 1.07V로 정의합니다. 그 결과로 오버헤드 요구 사항에 의해 절연 비교기의 임곗값 전압이 증폭기에 표시되는 실제 차단 전압보다 낮게 제한됩니다. 예를 들어, 증폭기에서 실제 차단 전압이 2.14V인 경우, 전압이 마진 오버헤드 전압에 의해 설정된 범위를 초과하기 때문에 절연 비교기가 전압을 모니터링할 수 없습니다. 따라서 RSNS는 AMC3311이 요구하는 전압의 절반에 비례하도록 차단 전압을 정의하기 위해 두 개의 동일한 저항(RSNS1 및 RSNS2)으로 분리됩니다. 대신 AMC23C11은 레퍼런스 전압을 1.07V로 읽습니다.

그림 21에는 장치를 함께 라우팅하는 PCB 레이아웃의 예시가 나와 있습니다.

AMC3311 및 AMC23C11 회로도그림 164 AMC3311 및 AMC23C11 회로도
AMC3311 및 AMC23C11 PCB 레이아웃그림 165 AMC3311 및 AMC23C11 PCB 레이아웃

과전압 감지에 사용되는 AMC23C11

그림 22 및 그림 23은 각각 AMC3311과 AMC23C11의 과전압 응답 시간을 보여줍니다. 3.2V 전원 공급 장치를 사용하는 입력 신호(CH4)는 1.07V 과전압 임곗값보다 높은 전압 상승을 보여줍니다.

AMC3311, VOUTP(CH2) 및 VOUTN 채널(CH1)의 응답 시간은 2.906μs, AMC23C11, OUT(CH3)의 응답 시간은 314.015ns입니다. 증폭기는 절연 비교기가 과전압을 감지하는 데 걸리는 시간보다 9배 이상 걸립니다. 저지연 애플리케이션에서는 이 시간 지연이 너무 길 수 있습니다. AMC3311 증폭기를 보완하기 위해 절연 비교기를 사용하면 비교기가 설정된 임곗값보다 높은 전압을 빠르게 감지하기 때문에 과전압을 방지할 수 있습니다. 이를 통해 컨트롤러가 영향을 받는 모든 전자 장치를 종료하도록 통보하여 고전압 애플리케이션에서 향상된 안전성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.

AMC3311 과전압 응답 타이밍 파형그림 166 AMC3311 과전압 응답 타이밍 파형
AMC23C11 과전압 응답 타이밍 파형그림 167 AMC23C11 과전압 응답 타이밍 파형

마무리

AMC3311은 고압측 전류 공급을 지원하는 절연 증폭기로, 보조 감지 회로에 전원을 공급하는 데 활용할 수 있습니다. 이 장치는 고압측에서 최대 4mA의 외부 장치에 전원을 공급할 수 있으며, AMC23C11 같은 고속 절연 비교기와 호환됩니다. 이 비교기는 훨씬 더 빠른 응답 시간으로 과전압 보호가 가능하다는 이점이 있습니다. AMC3311과 AMC23C11을 함께 사용하는 것은 전압 및 전류 감지 애플리케이션에 유용한 옵션이 될 수 있습니다.

추가 리소스