AMC1305x-Q1：高精度、強(qiáng)化隔離Δ-Σ調(diào)制器的詳細(xì)解析

在電子工程師的設(shè)計(jì)工作中，高精度和強(qiáng)化隔離的需求日益增長(zhǎng)。德州儀器（TI）的AMC1305x-Q1系列高精度、強(qiáng)化隔離Δ-Σ調(diào)制器，為我們?cè)谥T多應(yīng)用場(chǎng)景提供了出色的解決方案。今天，我們就來(lái)深入探討一下這款調(diào)制器。

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一、關(guān)鍵特性

1. 汽車應(yīng)用資質(zhì)

AMC1305x-Q1通過(guò)了AEC-Q100認(rèn)證，溫度等級(jí)為1（-40°C至+125°C），HBM ESD分類等級(jí)為2，CDM ESD分類等級(jí)為C6，能適應(yīng)汽車應(yīng)用的嚴(yán)苛環(huán)境。

2. 引腳兼容與多樣選擇

該系列有±50-mV或±250-mV的輸入電壓范圍，以及CMOS或LVDS數(shù)字接口選項(xiàng)，為不同的設(shè)計(jì)需求提供了靈活性。

3. 卓越的直流性能

其偏移誤差低至±50 μV或±150 μV（最大值），偏移漂移為1.3 μV/°C（最大值），增益誤差為±0.3%（最大值），增益漂移為±40 ppm/°C（最大值），能保證高精度的信號(hào)處理。

4. 安全相關(guān)認(rèn)證

具備7000-VPK強(qiáng)化隔離（符合DIN V VDE V 0884-10標(biāo)準(zhǔn)）和5000-VRMS隔離1分鐘（符合UL1577和CAN/CSA No. 5A標(biāo)準(zhǔn)），為系統(tǒng)提供可靠的安全保障。

5. 抗干擾能力

瞬態(tài)抗擾度為15 kV/μs（最小值），且具有高電磁場(chǎng)抗擾度，能有效抵抗外界干擾。

6. 外部時(shí)鐘輸入

支持5-MHz至20-MHz的外部時(shí)鐘輸入，方便與其他系統(tǒng)進(jìn)行同步。

二、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 基于分流器的電流傳感

在牽引逆變器、車載充電器（OBC）、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電池管理系統(tǒng)（BMS）等應(yīng)用中，AMC1305x-Q1可用于精確測(cè)量電流。

2. 基于電阻分壓器的電壓傳感

同樣在上述應(yīng)用中，它也能實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的可靠測(cè)量。

三、詳細(xì)描述

1. 工作原理

AMC1305-Q1是一款精密的Δ-Σ調(diào)制器，其輸出與輸入電路通過(guò)電容雙隔離屏障分離，該屏障對(duì)磁干擾具有高度抗性。結(jié)合隔離電源使用時(shí)，能防止高共模電壓線上的噪聲電流進(jìn)入本地系統(tǒng)接地，避免對(duì)低壓電路造成干擾或損壞。

2. 性能優(yōu)化

該調(diào)制器針對(duì)直接連接分流電阻或其他低電壓信號(hào)源進(jìn)行了優(yōu)化，支持出色的直流和交流性能。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波器（如集成在TMS320F2837x上的濾波器）對(duì)比特流進(jìn)行抽取，可在78 kSPS的數(shù)據(jù)速率下實(shí)現(xiàn)16位分辨率和85 dB的動(dòng)態(tài)范圍。

3. 電源供應(yīng)

在高端，調(diào)制器由標(biāo)稱電壓為5 V（AVDD）的電源供電，而隔離數(shù)字接口則由3.3-V或5-V的電源（DVDD）供電。

四、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

供應(yīng)電壓范圍為-0.3至6.5 V，模擬輸入電壓范圍為AGND -6至AVDD + 0.5 V，數(shù)字輸入電壓范圍為DGND -0.3至DVDD + 0.3 V，任何引腳（除電源引腳外）的輸入電流范圍為-10至10 mA，最大虛擬結(jié)溫為150°C，存儲(chǔ)溫度范圍為-65至150°C。

2. ESD額定值

人體模型（HBM）靜電放電為+2500 V，帶電設(shè)備模型（CDM）為+1000 V。

3. 推薦工作條件

高端（模擬）電源電壓為4.5至5.5 V，控制器端（數(shù)字）電源電壓為3.0至5.5 V，工作環(huán)境溫度范圍為-40至125°C。

4. 熱信息

包括結(jié)到環(huán)境、結(jié)到外殼（頂部）、結(jié)到電路板等多種熱阻參數(shù)，為散熱設(shè)計(jì)提供參考。

5. 功率額定值

最大功耗在不同條件下有所不同，如AVDD = 5.5 V，DVDD = 5.5 V，LVDS，RLOAD = 100 Ω時(shí)，最大功耗為89.1 mW。

6. 絕緣規(guī)格

包括最小氣隙、最小外部爬電距離、絕緣距離、比較跟蹤指數(shù)等參數(shù)，以及多種隔離電壓相關(guān)的額定值。

7. 安全相關(guān)認(rèn)證

通過(guò)了VDE和UL認(rèn)證，提供強(qiáng)化絕緣和單保護(hù)。

8. 安全限制值

包括安全輸入、輸出或電源電流，安全輸入、輸出或總功率，最大安全溫度等參數(shù)，確保在故障情況下保護(hù)隔離屏障。

9. 電氣特性

不同型號(hào)（如AMC1305M05-Q1和AMC1305x25-Q1）在模擬輸入、直流精度、交流精度、數(shù)字輸入/輸出等方面有詳細(xì)的電氣特性參數(shù)。

10. 開(kāi)關(guān)特性

包括時(shí)鐘周期、時(shí)鐘高時(shí)間、時(shí)鐘低時(shí)間、延遲時(shí)間等參數(shù)。

11. 絕緣特性曲線

展示了安全限制電流和功率隨溫度的變化曲線，以及強(qiáng)化隔離電容器的壽命預(yù)測(cè)曲線。

12. 典型特性

包括輸入電流與輸入共模電壓、共模抑制比與輸入信號(hào)頻率、積分非線性與輸入信號(hào)幅度和溫度等多種典型特性曲線。

五、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

1. 數(shù)字濾波器使用

調(diào)制器生成的比特流需通過(guò)數(shù)字濾波器處理，以獲得類似傳統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的轉(zhuǎn)換結(jié)果。推薦使用sinc3型濾波器，它在二階調(diào)制器中能以最小的硬件尺寸提供最佳輸出性能。

2. 典型應(yīng)用

牽引逆變器應(yīng)用

在牽引逆變器中，AMC1305-Q1可用于電機(jī)相電流的隔離電流傳感，還可支持直流鏈路的隔離電壓傳感。設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需在Δ-Σ調(diào)制器前使用通常推薦的RC濾波器，推薦使用TI的TMS320F2837x系列MCU進(jìn)行調(diào)制器輸出比特流濾波。

隔離電壓傳感應(yīng)用

在高壓傳感應(yīng)用中，需考慮電阻的阻抗對(duì)測(cè)量性能的影響。通過(guò)合理選擇電阻值和進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)增益校準(zhǔn)，可減小增益誤差。同時(shí)，為減小偏置電流產(chǎn)生的額外偏移誤差，可在AMC1305-Q1的負(fù)輸入（AINN）處使用與分流電阻值相等的串聯(lián)電阻。

六、電源供應(yīng)建議

在典型的牽引逆變器應(yīng)用中，高端電源（AVDD）可從上部柵極驅(qū)動(dòng)器的浮動(dòng)電源獲取，可使用齊納二極管或低成本低壓差穩(wěn)壓器（LDO）進(jìn)行電壓限制和濾波?？刂破鞫?a href="http://m.brongaenegriffin.com/tags/數(shù)字電源/" target="_blank">數(shù)字電源的去耦，推薦使用0.1-μF電容器和1至10-μF的附加電容器。

七、布局建議

1. 布局準(zhǔn)則

去耦電容器應(yīng)盡可能靠近AMC1305-Q1放置，對(duì)于AMC1305L25-Q1版本，100-Ω終端電阻應(yīng)盡可能靠近CLKIN、CLKIN_N輸入放置，以確保信號(hào)完整性。

2. 布局示例

提供了AMC1305Mx-Q1和AMC1305L25-Q1的推薦布局示例，展示了關(guān)鍵組件的放置位置。

八、設(shè)備與文檔支持

1. 文檔支持

提供了相關(guān)文檔的鏈接，如隔離詞匯表、ISO72x數(shù)字隔離器磁場(chǎng)抗擾度等。

2. 相關(guān)鏈接

列出了產(chǎn)品文件夾、訂購(gòu)、技術(shù)文檔、工具與軟件、支持與社區(qū)等方面的快速訪問(wèn)鏈接。

3. 文檔更新通知

可在ti.com上注冊(cè)接收文檔更新通知。

4. 社區(qū)資源

包括TI E2E?在線社區(qū)和設(shè)計(jì)支持等資源，方便工程師交流和獲取技術(shù)支持。

5. 靜電放電注意事項(xiàng)

該集成電路易受ESD損壞，需采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。

6. 術(shù)語(yǔ)表

提供了TI術(shù)語(yǔ)表的鏈接，解釋相關(guān)術(shù)語(yǔ)和縮寫(xiě)。

九、機(jī)械、封裝與訂購(gòu)信息

AMC1305x-Q1采用寬體SOIC16（DW）封裝，文檔提供了詳細(xì)的封裝信息，包括不同型號(hào)的訂購(gòu)選項(xiàng)、材料類型、包裝數(shù)量、載具、RoHS合規(guī)性等。

總之，AMC1305x-Q1系列調(diào)制器以其出色的性能和豐富的特性，為電子工程師在高精度測(cè)量和隔離設(shè)計(jì)方面提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求，合理選擇型號(hào)和設(shè)計(jì)參數(shù)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中有什么問(wèn)題或經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。