AMC1306M25E 高精度增强型隔离式 ΔΣ 调制器技术文档总结

该AMC1306M25E是一种精密的 δ-σ 调制器，其输出通过具有很强抗磁干扰能力的隔离栅与输入电路隔开。该屏障经认证可提供高达 7070 V 的增强隔离峰符合 DIN EN IEC 60747-17 （VDE 0884-17） 和 UL1577 标准，并支持高达 1.5 kV 的工作电压 有效值 .隔离栅将系统中在不同共模电压电平下运行的部分分开，并保护低压侧免受可能导致电气损坏或对操作员有害的电压的影响。
*附件：amc1306m25e.pdf

AMC1306M25E的输入经过优化，可直接连接到分流电阻器或其他低电压电平信号源。出色的直流精度和低温度漂移支持车载充电器 （OBC）、DC/DC 转换器、牵引逆变器或其他高压应用中的精确电流控制。通过使用集成数字滤波器（例如 TMS320F2807x 或 TMS320F2837x 微控制器系列中的滤波器）对比特流进行抽取，该器件可以在 78 kSPS 的数据速率下实现 16 位分辨率，动态范围为 85 dB。

该AMC1306M25E采用8引脚宽体SOIC封装，在–40°C至+125°C的扩展工业温度范围内完全额定，并支持在低至–55°C的温度范围内工作。

特性

• 线性输入电压范围：±250 mV
• 低直流误差：
  • 失调误差：±100 μV（最大值）
  • 失调漂移：1 μV/°C（最大值）
  • 增益误差：±0.2%（最大值）
  • 增益漂移：±40 ppm/°C（最大值）
• 高 CMTI：100 kV/μs（最小值）
• 低 EMI：符合 CISPR-11 和 CISPR-25 标准
• 安全相关认证：
  • 7070-V峰根据 DIN EN IEC 60747-17 （VDE 0884-17）： 2021-10 的增强隔离
  • 5000伏有效值根据 UL1577 隔离 1 分钟
• 在扩展的工业温度范围内完全额定：–40°C 至 +125°C
• 支持低至 –55°C 的工作温度

参数

方框图

一、产品概述

AMC1306M25E 是一款单通道隔离式 ΔΣ 调制器，采用 8 引脚宽体 SOIC（DWV 封装，5.85mm×7.50mm），符合严苛的安全隔离标准 —— 通过 DIN EN IEC 60747-17（VDE 0884-17）认证，强化隔离电压达 7070VPEAK，支持 1.5kV_RMS 工作电压；同时满足 UL1577 标准，可承受 5000V_RMS 隔离电压 1 分钟。器件工作温度覆盖 - 40°C~125°C（额定），并支持低至 - 55°C 的扩展工作温度，核心定位为 “高电压侧低压信号隔离采集”，如新能源汽车牵引逆变器、车载充电器（OBC）、DC/DC 转换器中的分流电阻电流检测。

二、核心特性

1. 隔离与可靠性

• 增强型隔离设计 ：
  • 隔离介质：基于二氧化硅（SiO₂）的电容式隔离屏障，抗磁场干扰能力强（参考 ISO72x 系列数字隔离器磁场抗扰性），避免传统光耦隔离的非线性与寿命问题；
  • 安全参数：外部爬电距离（CPG）与电气间隙（CLR）均≥8.5mm，符合污染等级 2、气候类别 55/125/21；隔离电阻（R_IO）在 25°C 时＞10¹²Ω，125°C 时＞10¹¹Ω，泄漏电流极低；隔离电容（C_IO）约 1.5pF（1MHz），降低高频干扰耦合。
• 高共模瞬态抗扰（CMTI） ：最小 100kV/μs，典型值 150kV/μs，在高电压切换场景（如 IGBT 开关）中可稳定采集信号，避免共模噪声导致的检测误差。

2. 模拟输入与转换性能

• 低压差分输入 ：
  • 线性输入范围 ±250mV，适配分流电阻（RSHUNT）产生的低压降信号；输入钳位电压 ±320mV，超量程时输出会产生特定标识（每 128 个时钟周期输出 1 个相反电平），便于系统识别过流；
  • 输入特性：差分输入电阻（R_IND）典型值 22kΩ，单端输入电容（C_IN）2pF，输入偏置电流（I_IB）-48-82μA（-55°C125°C），确保对微弱信号的精准采集。
• ΔΣ 调制器核心能力 ：
  • 架构：二阶前馈式 ΔΣ 调制器，通过噪声整形将量化噪声转移至高频，配合外部数字滤波器（如 TI C2000™ MCU 的 SDFM 模块）可实现 16 位分辨率；
  • 动态性能：1kHz 输入信号下，信噪比（SNR）典型值 86dB，信噪失真比（SINAD）85.7dB，总谐波失真（THD）-98dB（5V 供电），无杂散动态范围（SFDR）100dB，信号纯净度优异。

3. 低直流误差与宽温稳定性

• 直流精度 ：
  • 低偏移误差：25°C 时最大 ±100μV，-55°C 时最大 ±180μV；偏移误差温漂（TCE_O）最大 ±1μV/°C，长期工作无显著漂移；
  • 低增益误差：25°C 时最大 ±0.2%，-55°C 时最大 ±0.52%；增益误差温漂（TCE_G）最大 ±40ppm/°C，适配宽温环境下的精度需求；
  • 非线性误差：16 位分辨率下，积分非线性（INL）±4LSB，差分非线性（DNL）±0.99LSB，确保全量程采集精度。
• 电源与共模抑制 ：
  • 电源抑制比（PSRR）：直流条件下 - 103dB，10kHz 交流纹波下 - 92dB，抗电源噪声能力强；
  • 共模抑制比（CMRR）：0Hz~50kHz 频段内 - 95dB，可抑制高电压侧共模噪声对输入信号的干扰。

三、功能架构与工作原理

1. 核心架构

AMC1306M25E 采用 “高电压侧模拟采集 - 隔离传输 - 低电压侧数字输出” 的三段式架构，具体模块如下：

• 高电压侧（模拟侧） ：
  • 输入级：全差分放大器，内置斩波稳定技术（切换频率 f_CLKIN/32），降低偏移与温漂；支持 ±250mV 线性输入，输入带宽（BW）典型值 900kHz；
  • ΔΣ 调制器：二阶开关电容前馈型调制器，将模拟信号转换为 1 位数字比特流，采样时钟由外部 CLKIN 提供（5MHz~21MHz，5V 供电时）。
• 隔离传输 ：
  • 信号传输：采用开关键控（OOK）调制，将高电压侧比特流通过 480MHz 载波跨越隔离屏障，避免直接数字信号传输的共模干扰问题；
  • 隔离屏障：SiO₂电容式结构，兼具高隔离可靠性与低信号延迟（传输延迟典型值 15ns）。
• 低电压侧（数字侧） ：
  • 数字解调：接收隔离传输的载波信号，解调为与 CLKIN 同步的 1 位比特流（DOUT 引脚输出）；
  • 状态标识：支持超量程、共模过压、高电压侧掉电等异常状态识别，通过 DOUT 输出特定模式（如超量程时每 128 时钟周期输出 1 个相反电平），便于系统故障诊断。

2. 关键工作模式与输出特性

• 正常采集模式 ：输入信号在 ±250mV 线性范围内时，DOUT 输出 1 位比特流，比特流中 “1” 的占空比与输入电压成正比 ——0V 输入对应 50% 占空比，+250mV 输入对应 89.06% 占空比，-250mV 输入对应 10.94% 占空比；
• 异常状态处理 ：
  • 输入超量程（|V_IN|≥320mV）：DOUT 输出全 “1” 或全 “0”，但每 128 个 CLKIN 周期插入 1 个相反电平，区别于高电压侧掉电；
  • 共模过压（V_CM＞AVDD-2V）：DOUT 输出全 “1”，无插入电平，用于识别输入引脚开路等连接问题；
  • 高电压侧掉电（AVDD 缺失）：DOUT 输出全 “0”，无插入电平，便于排查高电压侧电源故障。

四、电气特性

1. 电源与时钟

• 电源电压 ：
  • 高电压侧（AVDD）：3V5.5V，典型值 5V；供电电流（I_AVDD）在 5V 时 7.29.8mA；
  • 低电压侧（DVDD）：2.7V5.5V，典型值 3.3V；供电电流（I_DVDD）在 3.3V 时 3.34.8mA；
  • 欠压检测：AVDD 上升阈值 2.452.9V，DVDD 上升阈值 2.22.65V，确保电源不稳定时不输出错误信号。
• 时钟输入（CLKIN） ：
  • 频率范围：5V 供电时 5MHz21MHz，3V 供电时 5MHz20MHz；
  • 时序要求：高电平时间（t_HIGH）20120ns，低电平时间（t_LOW）20120ns，支持外部 MCU/FPGA 提供同步时钟，便于多通道采集同步。

2. 直流与动态性能（典型值，TA=25°C，AVDD=5V，DVDD=3.3V，CLKIN=20MHz）

参数	测试条件	典型值	单位
偏移误差（E_O）	INP=INN=AGND	±4.5	μV
增益误差（E_G）	全量程输入	±0.005	%
共模抑制比（CMRR）	f_IN=0Hz~50kHz	-95	dB
信噪比（SNR）	f_IN=1kHz，sinc3 滤波器，OSR=256	86	dB
总谐波失真（THD）	f_IN=1kHz，5V 供电	-98	dB
共模瞬态抗扰（CMTI）	共模电压跳变	150	kV/μs
启动时间（t_START）	AVDD 从 0V 升至 3V，0.1% 稳定	0.5	ms

五、引脚配置与封装

1. 封装规格

• 尺寸与散热 ：8 引脚宽体 SOIC（DWV 封装），引脚间距 1.27mm，最大高度 2.8mm；结到环境热阻（RθJA）112.2°C/W，结到板热阻（RθJB）60.0°C/W，需配合 PCB 散热设计（如散热过孔）避免结温超 150°C 上限。
• 安全与可靠性 ：封装爬电距离 / 电气间隙≥8.5mm，符合 UL 和 VDE 安全标准；引脚镀层为 NIPDAU（镍钯金），兼容无铅焊接，MSL 等级 3（260°C 峰值回流，开封后 168 小时存储）。

2. 关键引脚功能

器件引脚分为高电压侧（模拟）与低电压侧（数字），通过隔离屏障完全隔离，核心引脚功能如下表：

引脚编号	引脚名称	类型	功能描述
1	AVDD	高侧电源	高电压侧模拟电源（3V~5.5V），需就近并 100nF+1μF 低 ESR 电容去耦
2	INP	模拟输入	差分模拟输入正端，直接连接分流电阻一端
3	INN	模拟输入	差分模拟输入负端，直接连接分流电阻另一端，需与 AGND 形成直流通路
4	AGND	高侧地	高电压侧模拟地，建议单独布线至分流电阻 INN 侧，而非直接短接 INN（提升精度）
5	DGND	低侧地	低电压侧数字地，与低压侧系统地共地
6	DOUT	数字输出	调制器比特流输出，同步于 CLKIN，需外接 49.9Ω 终端电阻优化信号完整性
7	CLKIN	数字输入	外部时钟输入（5MHz~21MHz），内置 1.5MΩ 下拉电阻，空闲时无需额外下拉
8	DVDD	低侧电源	低电压侧数字电源（2.7V~5.5V），需就近并 100nF+1μF 低 ESR 电容去耦

六、应用场景与设计建议

1. 典型应用

• 新能源汽车牵引逆变器电流检测 ：分流电阻串联在高压直流链路中，产生 ±250mV 电压降，AMC1306M25E 采集该电压并隔离传输至低压侧 MCU（如 TI C2000™ F2807x），通过 SDFM 模块解调比特流为 16 位数字量，实现电机电流闭环控制；
• 车载充电器（OBC）电压检测 ：通过分压电阻将高压直流（如 400V）降压至 ±250mV，经 AMC1306M25E 隔离采集，避免高压直接接入低压检测电路，提升系统安全性；
• 工业 DC/DC 转换器电流监控 ：在高功率 DC/DC 模块中，采集分流电阻电流信号，隔离传输至控制器，实现过流保护与负载电流监控。

2. 设计建议

• 输入电路设计 ：
  • 分流电阻选型：根据最大电流确定阻值，确保满量程电流时电压降≤250mV（线性范围），过流时≤320mV（钳位范围），如 100A 电流选用 2.5mΩ 分流电阻（100A×2.5mΩ=250mV）；
  • 输入滤波：建议在 INP/INN 与分流电阻间添加差分 RC 滤波器（如 10Ω 电阻 + 10nF 电容），截止频率≤90kHz（输入带宽的 1/10），且确保 INP/INN 侧阻抗对称（避免共模噪声转化为差模噪声）。
• 隔离与电源设计 ：
  • 高侧电源：优先从浮动栅极驱动电源取电，通过齐纳二极管（如 5V）稳压，避免单独设计高压侧电源；
  • 隔离布局：PCB 设计时需严格区分高电压侧与低电压侧区域，确保爬电距离 / 电气间隙≥8.5mm，高侧地（AGND）与低侧地（DGND）完全隔离，不共地。
• 数字滤波设计 ：
  • 推荐使用 TI C2000™或 Sitara™ MCU 的 SDFM 模块，配置 sinc3 滤波器（过采样率 OSR=256），实现 16 位分辨率；若使用 FPGA/CPLD，可参考 TI 应用笔记（如 ADS1202+FPGA 滤波方案）实现滤波逻辑，确保动态性能。