TIDA-010065

基於高效、低排放、隔離式 DC/DC 轉換器的類比輸入模組參考設計

TIDA-010065

設計檔案

概覽

此參考設計為一簡化架構,可產生隔離式電源供應,適用於測量隔離電壓與電流的隔離式放大器。具 5-V 輸入之強化隔離操作的完全整合式 DC/DC 轉換器,並具備可設定 5-V 或 5.4-V 輸出 (適用於低壓降穩壓器 (LDO) 的空餘空間) 可產生隔離電源。介接至 ±50-mV 輸入範圍隔離放大器,且配置爲通道隔離輸入的分流,可測量電流。連接至 ±250-mV 或 ±12-V 輸入範圍隔離放大器,且配置爲群組隔離輸入的潛在分頻器,可測量電壓。隔離放大器介面直接輸出至 24 位元 ΔΣ 類比轉數位轉換器 (ADC),或使用增益放大器擴展至 ±10 V,並連接至 16 位元 SAR ADC 進行性能評估。板載數位診斷可提升可靠性,並強化系統性能。

特點
  • 從 4.5-V 至 5.5-V 輸入產生強化隔離的效率獨立電源 5 或 5.4 V (LDO 空餘空間)
  • 測量三組隔離式電壓輸入,範圍為 3 V 至 350 V,提供針腳相容的基本或強化型隔離,以及從 40 mA 至 12.5 A 的三組隔離電流輸入,以提供強化隔離功能
  • ISO224 具輸入範圍爲 ±12-V 輸入範圍,根據 IEC 60044-8 直接連接至低功率電流變壓器輸出
  • 測量具有 1-µs 快速故障偵測比較器路徑的直流電壓和電流
  • 使用儀器、精密或通用型放大器,隔離放大器輸出的增益縮放至 ADS8588H 的 ±10 V 輸入範圍
  • 使用 16 位元 SAR 或 24 位元 delta-sigma ADC,實現電壓和電流的 ±0.2% 準確度
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已開發完全組裝的電路板,僅供測試與性能驗證,且為非賣品。

設計檔案與產品

設計檔案

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TIDUEU7.PDF (989 KB)

參考設計概觀與已驗證的性能測試資料

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元件配置的詳細設計佈線圖概觀

TIDM210.ZIP (376 KB)

設計元件、參考指示項與製造商/零件編號的完整清單

TIDM213.ZIP (6440 KB)

IC 元件的 3D 模型或 2D 圖所使用的檔案

TIDCFM8.ZIP (1180 KB)

包含 PCB 設計中實體電路板層相關資訊的設計檔案

TIDM212.ZIP (3172 KB)

產生 PCB 設計佈線圖所使用的 PCB 層圖表檔案

TIDM209.ZIP (1282 KB)

設計佈線圖與元件的詳細電路圖

產品

設計與潛在替代方案中包括 TI 產品。

反相緩衝器和驅動器

SN74LVC1G14具有施密特觸發器輸入的單路 1.65-V 至 5.5-V 逆變器

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TVS 二極體

TVS330033V 平箝制突波保護裝置

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類比溫度感測器

TMP235支援 10 mV/C 的 1C 類比溫度感測器

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半導體

SN74LVC1G17具有施密特觸發器輸入的單路 1.65-V 至 5.5-V 緩衝器

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一般用途運算放大器

TLV6001單路、5.5-V、1-MHz、RRIO 運算放大器

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負載開關

TPS22944具電流限制和啟用高電位作動的 5.5V、0.1-A、500-mΩ 負載開關

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半導體

LM2903雙差動比較器

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隔離式電源模組 (整合式變壓器)

UCC12050500-mW、高效率、5-kVRMS 隔離式 DC/DC 轉換器

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變壓器驅動器

SN6505A適用於隔離式電源供應器且具有緩啟動功能的低雜訊 1-A,160-kHz 變壓器驅動器

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變壓器驅動器

SN6505B適用於隔離式電源供應器且具有緩啟動功能的低雜訊 1-A,420-kHz 變壓器驅動器

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半導體

SN74LVC1G125具有 3 態輸出的單路 1.65-V 至 5.5-V 緩衝器

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隔離式放大器

AMC1100±250mV 輸入、精密電流感測低成本基本型隔離放大器

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隔離式放大器

AMC1300±250mV 輸入、精密電流感測強化型隔離放大器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS763具有啟用功能的 150-mA、10-V、低壓降電壓穩壓器

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隔離式放大器

AMC1302±50mV 輸入、精密電流感測強化型隔離放大器

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電源模組 (整合式電感器)

LMZ205012.7V 至 5.5V、1A 高密度 Nano 模組

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS7A39150-mA、33-V、低雜訊、高 PSRR、雙通道正負低壓降電壓穩壓器

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類比與精密開關與多工器

CD74HC40515-V、8:1、單通道類比多工器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TLV1117LV1A 低壓降電壓穩壓器

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重設與看門狗 IC

TPS3897具高電位作動、開汲極輸出的單通道、超小型、可調式監控器

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一般用途運算放大器

OPA2990雙路、40-V、1.1-MHz、低功耗運算放大器

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溫度開關

TMP300電阻器可編程,最高可達 18V 溫度開關和類比輸出感測器

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隔離式放大器

ISO22412V 輸入精密電壓感測強化型隔離放大器

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理想二極體與 ORing 控制器

LM74700-Q13.2-V 至 65-V、80-uA IQ 車用理想二極體控制器

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半導體

DRV5032低功耗(5 Hz、<1µA)、低電壓(最高 5.5V)開關

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS709具反向電流保護的和啟用功能的 150-mA、30-V、超低 IQ、低壓降電壓穩壓器

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非反相緩衝器和驅動器

SN74LVC2G342 通道 1.65-V 至 5.5-V 緩衝器

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電源模組 (整合式電感器)

LMZ14201採用引腳表面安裝 TO 封裝的 SIMPLE SWITCHER® 6V 至 42V、1A 電源模組

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LCD 及 OLED 顯示器電源和驅動器

TPS65131具有雙路、正和負輸出的分軌轉換器 (750mA typ)

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數位隔離器

ISO7721耐用 EMC 雙通道 1/1 強化型數位隔離器

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串聯電壓參考

REF34252.5V 低漂移低功率小體積串聯電壓參考

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儀器放大器

INA826精密、200-μA 電源電流、36-V 電源儀器放大器

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半導體

ISO7761穩健 EMC、六通道、5/1、強化型數位隔離器

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半導體

ISO7762穩健 EMC、六通道、4/2、強化型數位隔離器

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數位隔離器

ISO7720穩健 EMC、雙通道、2/0、強化型數位隔離器

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串聯電壓參考

REF34505-V、低漂移、低功耗、小體積串聯電壓參考

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類比電流感測放大器

INA301具比較器的 36V、550kHz、4V/µs、高精度電流感測放大器

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數位隔離器

ISO7760穩健 EMC、六通道、6/0、強化型數位隔離器

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精密運算放大器 (Vos<1mV)

OPA21880.03µV/°C、6µV Vos、低雜訊、軌至軌輸出、36V 零漂移運算放大器

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MOSFET

CSD18534Q5A60-V、N 通道 NexFET™ 功率 MOSFET、單 SON 5 mm x 6 mm、9.8 mOhm

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精密運算放大器 (Vos<1mV)

OPA21800.1 uV/°C 漂移、低雜訊、軌至軌、36V 零漂移運算放大器

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OR 閘

SN74LVC1G321 通道、2 輸入、1.65-V 至 5.5-V 32-mA 驅動強度 OR 閘

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隔離式放大器

AMC1200±250-mV 輸入、精密電流感測基本型隔離放大器

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隔離式放大器

AMC3301具有整合式 DC/DC 的 ±250-mV 輸入、精密電流感測強化型隔離放大器

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變壓器驅動器

SN6501適用隔離式電源的低雜訊 350-mA、410-kHz 變壓器驅動器

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一般用途運算放大器

TLV9062雙路、5.5-V、10-MHz 運算放大器

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AND 閘

SN74LVC1G081 通道、2 輸入、1.65V 至 5.5V 32mA 驅動強度 AND 閘

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半導體

ISO124±10-V 輸入、精密電壓感測低成本隔離放大器

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儀器放大器

INA333低功耗、零漂移、精密儀器放大器

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比較器

LMV393雙通用型低電壓比較器

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eFuse(整合式熱插拔)

TPS2662具有整合式輸入和輸出反向極性保護功能的 4.5-V 至 60-V、478mΩ、0.025-0.88A eFuse

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比較器

TLV32025.5V 高速雙推拉比較器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TLV704150-mA 24V 超低 IQ 低壓降 (LDO) 電壓穩壓器

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AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

LM27762具整合式 LDO 的低雜訊正負輸出充電幫浦

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隔離式放大器

AMC13112-V 輸入、精密電壓感測強化型隔離放大器

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MOSFET

CSD17571Q230-V、N 通道 NexFET™ 功率 MOSFET、單 SON 2 mm x 2 mm、29 mOhm

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* 設計指南 High-Efficiency, Low-Emissions, Isolated DC/DC Converter Based Analog Input 2019/9/25
白皮書 以可靠且經濟實惠的隔離技術解決高電壓設計挑戰 (Rev. C) PDF | HTML Download English Version (Rev.C) PDF | HTML 2024/3/7

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參考設計

參考設計
TIDA-00227 適用保護繼電器的小型 12W 超寬廣範圍電源供應器 - 參考設計 TIDA-010055 非隔離電源架構,具有用於保護繼電器模組的診斷參考設計 TIDA-01576 具有 16 位元 1-MSPS 雙同步取樣 ADC 的高準確度類比輸入模組參考設計

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