Texas Instruments AMC130M03 16位隔离式Δ-Σ模数转换器 (ADC) 是一款精密、三通道、数据和电源隔离、同步采样、16位、Δ-Σ模数转换器。AMC130M03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 AMC130M03 16位隔离式Δ-Σ ADC数据手册.pdf

Texas Instruments AMC130M03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AMC130M03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

• 三个隔离式同步采样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）
  • 符合UL1577，5000VRMS 隔离1分钟
• 20引脚宽体SOIC封装
• 工作温度范围：-40°C至+125°C

功能框图

德州仪器AMC130M03隔离式Δ-Σ ADC技术解析与应用

一、产品概述

德州仪器(TI)的AMC130M03是一款高精度三通道、数据与电源隔离的同步采样16位Δ-Σ模数转换器(ADC)。该器件专为能源计量和功率测量应用而设计，具有宽动态范围、低功耗和能源测量专用特性等优势。

‌关键特性‌：

• 三路隔离同步采样Δ-Σ ADC，差分输入
• 单电源供电(3.3V或5V)，集成DC/DC转换器
• 低EMI特性，满足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倍
• 低温漂内部电压基准
• 集成温度传感器
• 4线SPI接口带循环冗余校验(CRC)

二、核心架构与工作原理

2.1 功能框图解析

AMC130M03采用创新的隔离架构设计，其主要功能模块包括：

1. ‌隔离DC/DC转换器‌：包含初级侧LDO、全桥逆变器、空气芯变压器、次级全桥整流器和次级LDO，采用扩频时钟技术降低电磁辐射
2. ‌输入保护电路‌：集成负电荷泵，允许输入电压低于HGND达1.3V
3. ‌ 可编程增益放大器(PGA) ‌：提供1-128倍增益选择，高增益时启用输入预充电缓冲
4. ‌Δ-Σ调制器‌：采用过采样技术，噪声整形至高频段
5. ‌数字滤波器‌：线性相位FIR低通sinc滤波器，支持OSR从64到16384可调

2.2 隔离技术

器件采用基于二氧化硅(SiO2)的电容隔离屏障，支持高水平的磁场抗扰度。信号传输采用开关键控(OOK)调制方案，通过480MHz载波跨越隔离屏障传输数据。对称的隔离通道设计提高了共模瞬态抗扰度(CMTI)性能，达到150V/ns。

三、关键性能参数

3.1 电气特性

• ‌分辨率‌：16位
• ‌增益设置‌：1/2/4/8/16/32/64/128倍可编程
• ‌ 积分非线性(INL) ‌：±100ppm FSR(典型值)
• ‌输入参考噪声‌：10μV RMS(典型值)
• ‌ 总谐波失真(THD) ‌：-102dB(典型值)
• ‌ 无杂散动态范围(SFDR) ‌：105dB(典型值)

3.2 温度传感器性能

• ‌内部温度传感器‌：
  • 测量误差：±3°C(25°C时)
  • 温度系数：265μV/°C
• ‌外部温度传感器模式‌：
  • 输入阻抗：8MΩ(增益=1-4时)
  • 支持NTC/PTC元件测量

四、典型应用设计

4.1 三相电能计量系统

AMC130M03在三相电能计量中表现出色，典型应用包括：

1. ‌电流测量‌：通过分流电阻(如200μΩ)测量0.05A-100A电流范围
2. ‌电压测量‌：电阻分压网络将100-240V交流电压降至±1.2V范围内
3. ‌温度补偿‌：利用通道2监测分流电阻温度

‌设计要点‌：

• 每相使用单独AMC130M03确保相间隔离
• 采用RC抗混叠滤波器(如49.9Ω+4.7nF)
• 电压通道增益=1，电流通道增益=32(针对20mV满量程)

4.2 电源设计建议

• ‌初级侧‌：3.3V/5V供电，推荐1nF+1μF去耦电容组合
• ‌DC/DC转换器‌：100nF(DCDC_CAP)+1nF(DCDC_OUT)去耦
• ‌次级侧LDO‌：1nF+100nF去耦组合
• ‌布局要点‌：
  • 小容量电容尽量靠近器件引脚
  • 高频路径使用铁氧体磁珠(Ferrite bead)
  • HGND通过单独走线连接至分流电阻负端

五、寄存器配置与数字接口

5.1 SPI通信框架

• ‌工作模式‌：SPI模式1(CPOL=0, CPHA=1)
• ‌字长选择‌：16/24/32位可配置
• ‌CRC保护‌：支持CCITT和ANSI两种16位CRC算法
• ‌命令集‌：包含NULL、RESET、STANDBY等基础命令

5.2 关键寄存器配置

1. ‌CLOCK寄存器‌：
   • 设置OSR(64-16384)决定输出数据速率
   • 选择高分辨率(HR)或低功耗(LP)模式
2. ‌GAIN寄存器‌：独立配置各通道PGA增益
3. ‌CHn_CFG寄存器‌：
   • 相位校准(-OSR/2至(OSR/2)-1个调制器时钟周期)
   • 输入多路复用器选择
4. ‌校准寄存器‌：
   • 24位偏移校准(OCALn)
   • 24位增益校准(GCALn)

六、设计注意事项

1. ‌启动顺序‌：
   • 上电后需使能DC/DC转换器(DCDC_EN=1)
   • 监控STATUS寄存器的SEC_FAIL位确认电源稳定
   • 建议通过SYNC/RESET引脚同步转换
2. ‌EMI优化‌：
   • 遵循CISPR 11/25标准布局
   • 实测辐射发射低于限值10dB以上(30-1000MHz)
3. ‌热管理‌：
   • 结至环境热阻：68.5°C/W(SOIC封装)
   • 最高结温：150°C

七、市场定位与竞争优势

AMC130M03在以下应用场景具有显著优势：

• ‌智能电表‌：商业和住宅用电计量
• ‌断路器‌：精确电流监测
• ‌EV充电站‌：电能计量与计费
• ‌电池管理系统‌：高精度电流检测

相比竞品，AMC130M03的主要优势在于：

1. 集成隔离电源，减少外部元件
2. 三通道同步采样，相位关系精确
3. 全局斩波模式可将偏移误差降至±6μV
4. 通过VDE 0884-17和UL1577安全认证