Texas Instruments AMC131M01 24位隔离式Δ-Σ模数转换器 (ADC) 是一款精密的单通道数据和电源隔离、24位、Δ-Σ模数转换器。AMC131M01具有宽动态范围的电能测量特定特性和低功耗特性，适用于电能计量和电能计量应用。该器件的输入阻抗高，因此ADC输入可直接连接分流电流传感器或电阻分压器网络。

数据手册：*附件：Texas Instruments AMC131M01 24位隔离式Δ-Σ ADC数据手册.pdf

Texas Instruments AMC131M01具有完全集成的隔离式直流-直流转换器，支持器件低侧的单电源运行。增强型电容隔离栅通过UL1577和VDE 0884-17认证。该隔离栅将系统各部分隔开，以保护低压部分免受损坏。它可在不同共模电压电平下工作，因此AMC131M01非常适合用于采用分流电流传感器的多相电能计量应用。

特性

• 隔离式ΔΣ ADC，具有差分输入
• 单电源运行（3.3V或5V），带集成直流-直流转换器
• 低EMI，符合CISPR-11和CISPR-25标准
• 可编程数据速率高达64kSPS
• 可编程增益高达128
• 低漂移内部电压基准
• 4线SPI接口，带循环冗余校验 (CRC)
• 安全相关认证
  • 7070VPEAK 增强隔离符合DIN EN IEC 60747-17（VDE 0884-17）
  • 5000VRMS 隔离1分钟，符合UL1577
• 20引脚宽体SOIC封装
• 工作温度范围：-40°C至+125°C

功能框图

AMC131M01：高精度隔离式Δ-Σ ADC在电能计量中的应用

一、AMC131M01概述

AMC131M01是德州仪器(TI)推出的一款24位高精度单通道隔离式Δ-Σ模数转换器(ADC)，专为电能计量和功率测量应用设计。该器件集成了隔离式DC/DC转换器，支持3.3V或5V单电源供电，具有优异的动态范围、低功耗和能源测量专用特性。

主要特性

• ‌高精度测量‌：24位分辨率，64kSPS采样率
• ‌隔离性能‌：7070VPEAK增强型隔离(DIN EN IEC 60747-17)，5000VRMS隔离1分钟(UL1577)
• ‌集成DC/DC转换器‌：支持单电源供电
• ‌宽工作温度范围‌：-40°C至+125°C
• ‌低EMI设计‌：符合CISPR-11和CISPR-25标准

二、关键功能解析

1. 隔离架构

AMC131M01采用基于二氧化硅(SiO₂)的电容隔离屏障，具有高磁抗扰度。隔离屏障将系统中工作在不同共模电压水平的部分分开，保护低压部分免受损坏，使其成为使用分流电流传感器的多相电能计量应用的理想选择。

2. 模拟前端

器件包含一个可编程增益放大器(PGA)，提供1至128的可编程增益范围。在增益≥8时，器件会自动启用输入预充电缓冲器，提供高输入阻抗，可直接连接到电阻分压器网络或分流电流传感器。

3. 数字滤波器

AMC131M01采用sinc3数字滤波器，提供线性相位有限脉冲响应(FIR)低通滤波功能。滤波器可配置的过采样率(OSR)从64到16384，允许用户在不同数据速率和噪声性能之间进行权衡。

4. 校准功能

器件提供偏移和增益校准寄存器，可自动调整输出样本以补偿测量误差。偏移校准寄存器(OCAL0[23:0])用于系统偏移误差校正，增益校准寄存器(GCAL0[23:0])用于系统增益误差校正。

三、典型应用设计

1. 三相电能计量系统

在如图1所示的三相电能计量系统中，三个AMC131M01器件分别测量各相电流，提供相间电气隔离。这种隔离至关重要，因为典型情况下，一相可能为220V，而相邻相可能为-220V，导致ADC输入端可能出现440V的电压差。

‌设计要点‌：

• 每个AMC131M01测量分流电阻(如200μΩ)上的电压降
• 配置增益=32时，可测量±37.5mV的差分电压
• 集成电荷泵允许测量低于HGND的电压(最低HGND-1.3V)

2. 抗混叠滤波设计

推荐使用简单的RC低通滤波器作为抗混叠滤波器：

• 电阻：50Ω
• 电容：4.7nF

这种单阶滤波器结合器件内置的数字滤波器，可有效抑制带外噪声和干扰。

四、电源设计与布局建议

1. 电源去耦

• 低压侧电源(DVDD)：1nF(靠近引脚)+1μF电容
• DC/DC转换器：100nF(DCDC_CAP引脚)+1μF(高压侧)
• 高压侧LDO：1nF(靠近引脚)+100nF电容

2. EMI优化措施

• 在DCDC_OUT和HLDO_IN之间放置铁氧体磁珠
• 在DCDC_HGND和HGND之间放置铁氧体磁珠
• 高压侧避免使用地平面，采用单独的走线连接HGND

3. 布局要点

• 将较小的去耦电容尽可能靠近器件引脚放置
• 保持分流连接布局对称
• 数字信号走线远离所有模拟输入和相关元件

五、寄存器配置与SPI通信

AMC131M01通过SPI兼容接口进行配置和数据读取，接口工作在SPI模式1(CPOL=0，CPHA=1)。关键寄存器包括：

1. ‌CLOCK寄存器‌：配置时钟分频器、OSR和功率模式
2. ‌GAIN寄存器‌：设置PGA增益(1-128)
3. ‌CH0_CFG寄存器‌：选择输入源(AIN0P/AIN0N、短路、DC/AC测试信号)
4. ‌校准寄存器‌：存储偏移和增益校准系数

‌通信特点‌：

• 支持16/24/32位字长
• 内置循环冗余校验(CRC)引擎
• 数据就绪信号(DRDY)指示新转换数据可用

六、性能与认证

AMC131M01通过了多项安全相关认证：

• DIN EN IEC 60747-17(VDE 0884-17)认证
• UL1577组件认可
• CSA组件验收

在辐射发射测试中，器件满足CISPR 11标准要求，适合工业应用环境。