解析Broadcom ACPL - C877：高精度光学隔离数字电压传感器的卓越性能与应用

在电子工程师的日常设计工作中，电压传感器的选择至关重要。今天，我们就来深入探讨一下Broadcom的ACPL - C877高精度光学隔离数字电压传感器，看看它在实际应用中能为我们带来哪些优势。

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产品概述

ACPL - C877是一款专为电压传感设计的1位二阶sigma - delta（Σ - Δ）调制器。它利用光学耦合技术，能将0V至2V的模拟输入信号转换为具有电流隔离的高速数据流。其2V宽的差分输入线性电压范围和高达1GΩ的输入阻抗，使其非常适合电子电源转换器应用中的隔离电压传感需求，如电机驱动器和可再生能源系统。

关键特性分析

隔离性能卓越

该传感器采用了先进的光学耦合技术，具有高噪声容限和出色的抗隔离模式瞬变能力。其最小绝缘距离（DTI）为0.5mm，能提供可靠的加强绝缘和高工作绝缘电压，适用于故障安全设计。相比基于电容或磁耦合且DTI在微米级的替代产品，ACPL - C877的隔离性能更为出色。大家在设计一些对隔离要求较高的电路时，这种卓越的隔离性能是不是会让你更放心呢？

高精度与高分辨率

ACPL - C877具备16位分辨率且无丢失码（10位有效位数），典型信噪比（SNR）为76dB，典型信噪失真比（SNDR）为66dB。在室温下，最大失调误差为±10mV，典型失调漂移为8µV/°C，最大增益误差为±1%。这些高精度的特性使得它在对测量精度要求较高的应用中表现出色。那么在你的实际项目中，对传感器的精度要求一般是多少呢？

宽工作范围

它的工作温度范围为 - 40°C至 + 110°C，数字接口的电源电压范围为3V至5.5V，能够适应不同的工作环境和电源条件。这种宽工作范围是不是为你的设计提供了更多的灵活性呢？

内部时钟与数据输出

传感器内部集成了10MHz的时钟，其调制器数据以10MHz的数据速率输出，信号信息以“1”的密度形式包含在调制器数据中。通过数字滤波器可以重建原始信号信息，推荐使用Sinc³滤波器，在256抽取比和16位字设置下，输出数据速率为39kHz。这种数据输出方式和滤波器的配合，在处理高速数据和还原信号方面非常有效。你在处理高速数据时，通常会选择什么样的滤波器呢？

引脚配置与订购信息

引脚说明

引脚编号	符号	描述
1	VDD1	信号输入侧（模拟侧）的电源电压，相对于GND1
2	VIN +	正模拟输入，推荐输入范围0V至2V
3	VIN -	负模拟输入，推荐输入范围0V至2V（通常连接到GND1）
4	GND1	信号输入侧的电源地
5	GND2	数据/时钟输出侧（数字侧）的电源地
6	MDAT	调制器数据输出
7	MCLK	调制器时钟输出
8	VDD2	数据输出侧的电源电压，相对于GND2

订购信息

ACPL - C877符合UL 1577标准，有5000Vrms / 1分钟的额定值。提供不同的型号选项，如ACPL - C877 - 000E和ACPL - C877 - 500E，分别对应不同的封装和包装形式。大家在订购时，一定要根据自己的实际需求选择合适的型号哦。

应用领域与电路设计

应用场景广泛

ACPL - C877可应用于多种领域，包括交流和伺服电机驱动器中的隔离电压传感、太阳能逆变器和风力涡轮机逆变器中的隔离直流母线电压传感、隔离传感器接口、数据采集系统中的信号隔离以及通用电压传感和绝缘电阻测量中的电压传感等。在这么多的应用场景中，你最关注哪个呢？

典型应用电路分析

以电机控制母线电压传感的典型应用电路为例，通过选择合适的分压器网络，可以监测宽范围的电压。在这个电路中，有效输入电阻由检测电阻R2和ACPL - C877的输入电阻Rin组成，会产生一个额外的测量误差因素εrin。不过，由于ACPL - C877的Rin为1GΩ，对于高达1MΩ的R2，这个额外测量误差可以忽略不计。但使用较低值的检测电阻会导致分压器电阻网络的功耗增加，这就需要我们在测量精度和功耗之间进行权衡。你在设计电路时，是更注重测量精度还是功耗呢？

电压分压器电阻连接方式

推荐的连接方式有两种。一种是将ACPL - C877的VIN +连接到检测电阻R2的正端，VIN -短接到GND1，电源返回路径作为检测线连接到检测电阻的负端。另一种是在某些情况下，为了获得更好的性能，可以将VIN +和VIN -直接跨接在检测电阻上，用第三根导线将GND1连接到检测电阻作为电源返回路径。同时，检测电阻和输入旁路电容会形成一个低通抗混叠滤波器，其带宽可以通过公式$f_{3dB}=frac{1}{2pi R2C2}$进行估算。在不同的电压传感需求下，我们需要调整R2和C2的值以确保输入信号不被失真。你在实际操作中，是如何调整这些参数的呢？

PCB布局要点

PCB布局对ACPL - C877的性能也有重要影响。良好的布局实践包括将旁路电容靠近电源引脚、使输出信号远离输入信号、使用接地和电源平面等。此外，为了获得最佳的隔离瞬态抗扰度（CMR）性能，应尽量减小输入和输出电路之间的杂散电容耦合，保持电路输入和输出侧之间的最大距离，并确保PCB上的任何接地或电源平面不直接穿过或延伸超过隔离调制器的本体。你在进行PCB布局时，有没有遇到过因为布局不合理而导致的性能问题呢？

总之，Broadcom的ACPL - C877高精度光学隔离数字电压传感器凭借其卓越的性能和广泛的应用领域，为电子工程师在电压传感设计方面提供了一个优秀的选择。希望通过今天的介绍，能让大家对这款传感器有更深入的了解，在实际设计中能更好地发挥它的优势。大家在使用这款传感器的过程中，有什么经验或者问题，都可以在评论区分享交流哦。