AMC23C12快速响应、可调阈值带锁存功能的增强型隔离窗口比较器技术解析

描述

Texas Instruments AMC23C12/AMC23C12-Q1隔离式窗口比较器具有较短的响应时间。开漏输出通过一个具有高抗磁干扰能力的隔离栅与输入电路分离。该隔离栅经认证可提供高达5kVRMS的增强电流隔离,符合VDE 0884-17和UL1577标准。它还支持最高1kVPK的工作电压。

数据手册:

*附件:AMC23C12数据手册.pdf

*附件:AMC23C12-Q1数据手册.pdf

比较窗口以0V为中心,这意味着如果输入电压的绝对值超过跳闸阈值,那么比较器就会跳闸。跳闸阈值可通过单个外部电阻器在20mV至300mV范围内调节,因此比较窗口的范围为±20mV至±300mV。当REF引脚上的电压大于550mV时,负比较器会禁用,仅正比较器正常运行。该模式下的基准电压可高达2.7V。该模式对于监控电压源特别有用。

该器件上的开漏输出支持透明模式(锁存输入与GND2连接),即输出跟随输入状态;或锁存模式,即在锁存输入信号的下降沿清除输出。AMC23C12/AMC23C12-Q1采用8引脚宽体SOIC封装。它的额定扩展工业温度范围为–40°C至+125°C。Texas Instruments AMC23C12-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100标准。

特性

  • 宽高侧电源电压范围:3V至27V
  • 低侧电源电压范围:2.7V至5.5V
  • 可调节阈值
    • ±20mV至±300 mV(窗口比较器模式)
    • 600mV至2.7V(正比较器模式)
  • 基准电流,用于阈值调整
    • 100µA, ±2%
  • 跳闸阈值误差:±1%(最大值,250mV时)
  • 开漏输出,具有可选锁存模式
  • 传播延迟:280ns(典型值)
  • 高CMTI:55V/ns(最小值)
  • 安全相关认证
    • 7000V峰值增强型隔离,符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17)
    • 符合UL1577标准且长达1分钟的5000VRMS隔离
  • 在整个–40°C至+125°C扩展工业温度范围内标定的值

功能框图

响应时间

AMC23C12快速响应、可调阈值带锁存功能的增强型隔离窗口比较器技术解析

一、产品核心特性与创新设计

AMC23C12是德州仪器(TI)推出的增强型隔离窗口比较器,具有以下突破性特性:

1.1 卓越的隔离性能

  • 7000VPK增强型隔离‌:符合DIN EN IEC 60747-17(VDE 0884-17)标准
  • 5000VRMS隔离耐压‌:通过UL1577认证(1分钟测试)
  • 超高CMTI性能‌:55V/ns(最小值),确保在强电磁干扰环境下稳定工作

1.2 灵活的阈值配置

  • 窗口比较器模式‌:±20mV至±300mV可调阈值范围
  • 正比较器模式‌:600mV至2.7V阈值范围(当REF引脚电压>550mV时自动切换)
  • 精密参考电流源‌:100μA ±1%精度,通过单电阻即可设置阈值

1.3 超快响应特性

  • 280ns典型传播延迟‌:适用于快速故障检测场景
  • 双工作模式选择‌:透明模式(实时响应)或锁存模式(需外部复位)

二、关键电气参数解析

参数类别规格指标技术意义
电源范围高边3-27V/低边2.7-5.5V兼容多种电源架构
阈值误差±1%(max)@250mV高精度检测保障
传播延迟280ns(typ)@10mV过驱快速故障响应能力
静态电流高边4.3mA(max)/低边2.2mA(max)低功耗设计
工作温度-40°C至+125°C工业级温度范围

三、典型应用电路设计

3.1 电机驱动过流保护方案

电路拓扑特点‌:

  • 并联于电流检测放大器(如AMC1300B)
  • 高边直接连接门极驱动电源(3-27V)
  • 10mΩ分流电阻实现±25A检测范围

关键设计公式‌:

  • 阈值电阻计算:R1 = (VTRIP - VHYS)/IREF
    • 示例:20A保护点→(200mV-4mV)/100μA=1.96kΩ
  • RC滤波设计:R5=10Ω, C6=1nF→10ns附加延迟

3.2 光伏逆变器过压检测

独特优势‌:

  • 支持高达480V DC链路电压监测
  • 21kΩ阈值电阻实现2.1V参考电压
  • 25mV迟滞电压增强噪声免疫力

布局要点‌:

  • REF引脚100nF电容需最近距离放置
  • 高边/低侧地平面严格隔离
  • 输出端采用≤10kΩ上拉电阻优化CMTI

四、工作模式深度解析

4.1 窗口比较器模式(VREF<550mV)

  • 双阈值检测‌:+VREF和-VREF对称阈值
  • 4mV固定迟滞‌:防止输入噪声导致误触发
  • 典型应用‌:双向电流检测、交流信号监控

4.2 正比较器模式(VREF>600mV)

  • 单阈值检测‌:仅响应正向过压
  • 迟滞增至25mV‌:提升高压检测稳定性
  • 典型应用‌:DC电源监控、制动电阻控制

4.3 锁存功能实现

  • 透明模式‌:LATCH=0,输出实时反映输入状态
  • 锁存模式‌:LATCH=1,需下降沿复位(>4μs)
  • 故障记忆优势‌:适合周期性轮询系统

五、电源管理与保护机制

5.1 创新电源架构

  • 集成高边LDO:支持3-27V宽输入
  • 双电源监控:VDD1UV=3V, VDD2UV=2.7V
  • 200μs启动消隐时间(tHS,BLK)

5.2 故障保护时序

故障类型检测时间输出响应
高边掉电tHS,FLT=100μs强制拉低
低边掉电立即高阻态
电源跌落

六、PCB设计指南

6.1 关键布局规则

  1. 接地策略‌:
    • 高边GND1直接连接检测电阻
    • 低边GND2独立回路
  2. 去耦设计‌:
    • 高边:1μF+100nF陶瓷电容组合
    • 低边:1μF+100nF陶瓷电容组合
  3. 隔离间距‌:
    • 保持8.5mm爬电距离
    • 避免高压走线与输出平行

6.2 热管理建议

  • 封装热阻:θJA=102.8°C/W
  • 最大功耗:102mW@25V/5.5V
  • 建议使用2oz铜厚PCB
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