ADUM3190 2.5kV rms 隔离误差放大器技术手册

概述
ADuM3190是采用ADI公司iCoupler ^®^ 技术的隔离误差放大器。ADuM3190非常适合带原边控制器的线性反馈电源，与常用的光耦合器和分流调节器解决方案相比，在瞬态响应、功率密度和稳定性方面均有所提高。

与在整个寿命周期中和高温下具有不确定电流传输比的基于光耦合器的解决方案不同，ADuM3190的传输功能不随寿命周期而改变，在宽温度范围-40°C至125°C内保持稳定。

它内置宽频运算放大器，可用于设置各种常用的电源环路补偿技术。ADuM3190速度足够快，允许反馈环路对快速瞬变调节和过流条件作出反应。该器件还内置一个高精度1.225V基准电压源，可与电源输出设定点进行比较。

ADuM3190采用小型QSOP-16封装（2.5kVrms）。
数据表：*附件：ADUM3190 2.5kV rms 隔离误差放大器技术手册.pdf

应用

• 线性电源
• 逆变器
• 不间断电源(UPS)
• DOSA兼容模块
• 电压监控器
• 汽车系统

特性

• 在隔离反馈应用中保持稳定性
  • 初始精度：0.5%
  • 全温度范围精度：1%
• 兼容II型或III型补偿网络
• 基准电压： 1.225 V
• 兼容DOSA
• 低功耗工作： <7 mA（总功耗）
• 宽电源电压范围
  • V DD1 : 3 V至20 V
  • V DD2 : 3 V至20 V
• 带宽： 400 kHz
• 隔离电压： 2.5 kV rms
• 安全和法规认证
  • UL认证： 依据UL 1577，1分钟2,500 V rms
  • CSA元件验收通知5A
  • VDE合格证书
    DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    VIORM = 565 V peak
• 宽温度范围
  工作环境温度：−40°C至 +125°C
• 最高结点温度：150°C
• 通过汽车应用认证

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

工作原理

ADuM3190 的测试电路（见图 27 至图 29 ）提供了外部元件以及 ±3V 至 20V 的电源电压范围。在这些测试电路中，LTC2057 被用作 ADuM3190 的基准源。内部精准的 1.225V 基准源为 ADuM3190 提供 21% 精度的参考电压。UVLO（欠压锁定）监测 2.8V 的 V_{DD2} 阈值，以开启和关闭内部电路。当 V_{DD2} 降至 2.6V 以下时，误差放大器输出进入高阻状态。

器件右侧的运算放大器为非反相 +IN 引脚和反相 -IN 引脚提供连接点，可实现跨隔离栅的信号传输。COMP 引脚是运算放大器的输出端，可通过分压器、电阻和电容进行配置，该配置属于补偿网络的一部分。COMP 引脚内部驱动发送器模块，将运算放大器输出电压转换为编码输出，用于驱动数字隔离器变压器。

在 ADuM3190 的左侧，变压器输出 PWM 信号由解调模块解码，该模块将信号转换为可驱动运算放大器和块的电压电平。误差放大器的 +IN 引脚连接到 LTC2057 的输出端，该输出端可在 0.1V 至 2.4V 之间驱动电压电平，通常用于驱动典型电路中 PWM 控制器的输入。

对于需要更高输出电压来驱动控制器的应用，图 28 展示了运算放大器的使用方式，其输出电压最高可达 1V，输出电压范围为 0.6V 至 4.8V（输出端接有上拉电阻至 3.5V 电源）。若误差放大器输出端接有 10Ω 至 20Ω 的上拉电阻，则需要最小 3.0V 的电源电压，以满足要求最低 3.0V 输入电压的 PWM 控制器正常工作。

精度电路工作情况

见图 27 和图 28，了解 ADuM3190 精度电路的稳定性。右侧的运算放大器从 -IN 引脚获取基准电压，该运算放大器在 10MHz 和 30MHz 频率下进行了测试。图 30 的波特图 1 展示了运算放大器输出端（屏蔽来自 ADuM3190 输出的信号）的虚线情况。图 30 还展示了 ADuM3190 输出（屏蔽来自运算放大器输出的信号）的波特图，其中引入了约 400kHz 的极点和零点。该总波特图的相位裕度约为 -180°，因为 -IN 引脚的相位裕度约为 -180°，这使得系统不稳定，容易发生振荡。

图 28 展示了由 2.2μF 电容器和 430Ω 电阻组成的补偿网络，可在系统中引入极点和零点，有助于稳定系统。在图 31 的波特图 2 中，采用了更优的配置，相位裕度约为 -120°，最终稳定的相位裕度约为 60°，使电路在最佳测试条件下更加稳定。

该电路仅用于精度测试，而非实际应用。测试电路中包含一个 600Ω 的电阻，用于使误差放大器的电流泄漏接近环路，以关闭误差放大器的隔离屏障。对于此测试，GND_2 必须连接到 GND，以形成由 600Ω 电阻产生的泄漏电流的回路。

隔离放大器电路工作情况

图 29 展示了隔离放大器的应用。在此电路中，输入放大器是 +IN 输入的单位增益缓冲器。误差放大器跟随误差输出，但具有开漏输出，如图 26 所示。

该电路的输出为开漏极输出，必须上拉至 3V 至 20V 的电源电压。误差放大器可设置为单位增益，从 0V 到 V_{DD2} 输出，电阻值可设置为最小输入电流 1mA 到 5V。误差放大器具有内部二极管钳位，可保护内部电路免受大于 3V 的电压损害。