AMC1400精密隔离放大器技术解析:高精度电流检测解决方案

描述

Texas Instruments AMC1400/AMC1400-Q1精密隔离放大器是一款精密隔离放大器,通过隔离栅隔离输出和输入电路。该隔离栅高度耐磁场干扰。该隔离栅经过认证可提供高达7.5kVRMS的增强型电流隔离,符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 和UL1577标准。它支持高达2kVRMS的工作电压。该隔离栅可将系统中以不同共模电压电平运行的各器件隔开,并保护低压侧免受可能造成电气损坏和操作人员伤害的电压冲击。

数据手册:

*附件:AMC1400数据手册.pdf

*附件:AMC1400-Q1数据手册.pdf

Texas Instruments AMC1400/AMC1400-Q1的输入经优化,可直接连接低阻抗分流电阻器或其他信号电平低的低阻抗电压源。低温漂和出色的直流准确度支持在功率因数校正 (PFC) 级、牵引逆变器、直流/直流转换器和其他必须在高共模电压、高海拔或环境污染程度高的应用中实现准确的电流控制。AMC1400/AMC1400-Q1采用延伸的8引脚SOIC封装。该器件符合汽车应用类AEC-Q100标准,并支持–40°C至+125°C的温度范围。

特性

  • 符合汽车应用类AEC-Q100标准:
    • 温度等级1(-40°C至+125°C,T A
  • 支持功能安全
    • 来辅助功能安全系统设计的文档
  • 低直流误差
    • 失调误差:±0.2mV(最大值)
    • 失调漂移:±0.9µV/°C(最大值)
    • 增益误差:±0.3%(最大值)
    • 增益漂移:±30ppm/°C(最大值)
    • 非线性度:0.03%(最大值)
  • 优化用于使用分流电阻进行电流测量的±250mV输入电压范围
  • 固定增益:8.2V/V
  • 在高侧和低侧上以3.3V或5V运行
  • 高侧电源缺失检测功能
  • 高CMTI:100kV/µs(最小值)
  • 低EMI,符合CISPR-11和CISPR-25标准
  • 安全相关认证
    • 10600V峰值增强型隔离,符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17)
    • 7500VRMS隔离一分钟,依照UL1577标准

功能框图

隔离栅

AMC1400精密隔离放大器技术解析:高精度电流检测解决方案

产品概述

AMC1400是德州仪器(TI)推出的一款精密隔离放大器,采用15mm拉伸SOIC封装,具有±250mV输入范围,专为采用分流电阻的电流测量应用优化设计。该器件通过DIN EN IEC 60747-17(VDE 0884-17)和UL1577认证,提供高达7.5kVRMS的增强型隔离,特别适合电机驱动、光伏逆变器和铁路系统等高电压应用。

核心特性‌:

  • 精密测量‌:±0.2mV最大偏移误差,±0.3%增益误差
  • 超低漂移‌:±0.9μV/°C偏移漂移,±30ppm/°C增益漂移
  • 安全隔离‌:10600VPK增强隔离,15.7mm爬电距离
  • 宽工作范围‌:3.3V/5V双电源,-40°C至+125°C工业温度范围
  • 抗干扰能力‌:100kV/μs最小CMTI,符合CISPR-11/32 EMI标准

架构与工作原理

1. 信号链设计

AMC1400采用创新的ΔΣ调制架构实现高精度隔离传输:

  1. 输入级‌:差分放大器接收±250mV信号,输入阻抗22kΩ(差分)
  2. 调制器‌:二阶ΔΣ调制器将信号转换为数字比特流
  3. 隔离传输‌:480MHz OOK调制通过SiO2电容屏障传输
  4. 输出级‌:四阶模拟滤波器重建差分输出(±2.05V满量程)

    2. 安全隔离特性

关键绝缘参数‌:

  • 工作电压‌:2000VRMS持续,10600VPK瞬态
  • 隔离电容‌:典型1.5pF(输入到输出)
  • 绝缘电阻‌:>10Ω(25°C),>10Ω(150°C)
  • 寿命预测‌:2000VRMS下34年使用寿命(TA≤150°C)

关键性能参数

电气特性(VDD1=5V, VDD2=3.3V)

参数条件最小值典型值最大值单位
输入偏移电压TA=25°C-±0.01±0.2mV
增益误差--0.3%±0.04%+0.3%-
非线性度全量程-±0.01%±0.03%-
带宽-250310-kHz
建立时间0.1%精度-7.5-μs

热特性(DWL封装)

  • θJA‌:63.2°C/W
  • θJC‌:26.1°C/W(顶部)
  • 最大功耗‌:99mW(双电源5.5V)

典型应用设计

1. 电机驱动电流检测

设计要点‌:

  1. 分流电阻选择‌:50mΩ/5W(100A满量程)
  2. 输入滤波‌:
    • 差分RC滤波(R=10Ω, C=10nF)
    • 截止频率159kHz(<<20MHz采样率)
  3. 输出配置‌:
    • 直接连接SAR ADC(如ADS8588S)
    • 或通过运放转换为单端信号

保护设计‌:

  • 过流检测‌:当VIN>320mV时输出箝位(±2.52V)
  • 电源监控‌:VDD1<2.5V时触发-2.57V故障安全输出

2. 光伏逆变器方案

在1000VDC光伏系统中,AMC1400典型配置包括:

  • 高压侧供电‌:SN6501变压器驱动器+5V LDO
  • 布局优化‌:
    • 分流电阻距INP/INN<5mm
    • 对称布线减少热梯度影响
    • 专用GND1走线(非直接引脚短路)

PCB设计指南

关键布局规则

  1. 电源去耦‌:
    • 每电源引脚配置1μF+100nF MLCC组合
    • 电容距引脚<3mm
  2. 信号完整性‌:
    • INP/INN对称走线(长度匹配±50μm)
    • 输出对远离开关节点
  3. 隔离屏障‌:
    • 保持下方无铜区域
    • 最小14.7mm电气间隙

热管理建议

  • 使用2oz铜厚PCB
  • 添加散热过孔阵列(φ0.3mm间距1mm)
  • 避免在器件下方放置发热元件

选型与认证

安全认证

  • VDE‌:DIN EN IEC 60747-17(证书号40040142)
  • UL‌:1577认证(文件号E181974)
  • IEC‌:62368-1合规

替代方案比较

型号隔离电压增益误差封装适用场景
AMC13004000VRMS±1%SOIC-8通用电流检测
AMC14007500VRMS±0.3%拉伸SOIC高精度工业应用
AMC14115000VRMS±0.5%SOIC-8电压传感
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