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德州儀器AMC1204的應用指南

作者: 時間:2013-09-21 來源:網(wǎng)絡 收藏

  摘要

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/228269.htm

   是一款二階隔離Delta-Sigma 調(diào)制器,由于其出色的直流特性、交流特性及隔離特性,廣泛應用在通信電源系統(tǒng)、逆變器、整流器、UPS 及電機控制中,可實現(xiàn)系統(tǒng)電源電壓及電流的檢測和監(jiān)控。本文簡單介紹了 的工作原理,重點討論輸入采樣電阻阻抗對 轉(zhuǎn)換精度的影響以及調(diào)制器輸出濾波器的設計。

  1 AMC1204 簡介

  AMC1204 是一款二階隔離Delta-Sigma 調(diào)制器。如圖1 所示,它使用TI 特有的電容隔離技術(shù),滿足UL1577,IEC60747-5-2 及CSA 認證標準,隔離工作電壓可達1200Vpeak,瞬間隔離電壓達4000Vpeak,共模瞬態(tài)抑制在15KV/us 以上。電容隔離器件具有同電感隔離器件相比更高的磁場抗擾性及可靠性,同光耦隔離器件相比更低的功耗等這些顯著的優(yōu)點,同時AMC1204 內(nèi)部集成了高精度的Delta-Sigma 調(diào)制器,電路設計簡單,被廣泛應用于通信電源系統(tǒng)、逆變器、整流器、UPS 及電機控制等場景。

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  圖1 AMC1204 內(nèi)部示意框圖

  AMC1204 具有出色的直流特性,DNL 誤差小于1LSB,INL 誤差最大為8LSB(-40℃至85℃),失調(diào)誤差1mV,增益誤差小于2%。如果將失調(diào)和增益誤差校正后,不考慮電源及溫度的影響,由ADC 引入的誤差僅為0.012%。此外,AMC1204 也表現(xiàn)出了不錯的交流特性, SNR 可達88dB,THD 可達-96dB,有效位數(shù)ENOB可達14bit(OSR=256,德州儀器AMC1204的應用指南濾波器)。因此,AMC1204 可以滿足絕大多數(shù)高精度系統(tǒng)的使用要求。圖2 是在通信系統(tǒng)電源中的一個檢測電壓和電流的典型應用電路,該電路使用兩片AMC1204 實現(xiàn)對48V 電源的電壓監(jiān)測及負載電流檢測,輸出數(shù)字信號給后端進行處理,不需要額外使用隔離器件,應用電路設計更簡單、更可靠。

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  圖2 48V 通信電源電壓/電流檢測電路

  1 外圍電路設計對轉(zhuǎn)換精度的影響分析

  在電路設計中,影響AMC1204 轉(zhuǎn)換精度主要是外圍電路的電阻取值,尤其在通過電阻分壓電路測試電壓值的應用場景中。下面分析輸入采樣電阻對AMC1204 轉(zhuǎn)換精度的影響。

  1.1 輸入等效電路及分析

  AMC1204 的輸入等效電路如圖3 所示,在一個時鐘周期內(nèi),完成一次采樣/放電,輸入等效電阻德州儀器AMC1204的應用指南。當AMC1204 的輸入時鐘頻率為5MHz 時,等效阻抗約為50KΩ;當輸入時鐘頻率為20MHz 時,等效阻抗約為12.5KΩ。如果待測信號的阻抗較大,則輸入等效阻抗的影響不能忽略,因為這將可能嚴重影響到ADC 轉(zhuǎn)換的精度。因此,實際使用時,需要根據(jù)系統(tǒng)的性能要求,選擇滿足測量精度的采樣電阻值。

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  圖3 AMC1204 輸入等效電路

  以圖4 所示電路為例, 如果不考慮器件輸入等效電阻的影響, 輸入差分電壓理論值為

  德州儀器AMC1204的應用指南??紤]到輸入等效電阻, 實際輸入差分電壓應為德州儀器AMC1204的應用指南。

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  圖4 AMC1204 測試電路

  以德州儀器AMC1204的應用指南為例,則當德州儀器AMC1204的應用指南時,由輸入等效電阻德州儀器AMC1204的應用指南引入的誤差約為0.96%;當德州儀器AMC1204的應用指南時,由輸入等效電阻德州儀器AMC1204的應用指南引入的誤差約為0.1%。因此,實際應用時,如果要系統(tǒng)精度達到1%以上,則需要采樣電阻的阻抗小于0.01德州儀器AMC1204的應用指南,以盡量減小由輸入采樣電阻引入的誤差?! ?.1 電路設計例子

  使用圖4 所示電路測量不同輸入采樣電阻和時鐘頻率情況下AMC1204 轉(zhuǎn)換精度。實驗使用德州儀器AMC1204的應用指南作為調(diào)制器后端的硬件濾波器,濾波器配置為德州儀器AMC1204的應用指南型,過采樣率(OSR)設置為256。實驗結(jié)果如表1 所示。德州儀器AMC1204的應用指南是輸入電壓的目標值,德州儀器AMC1204的應用指南是VINP 管腳與VINN 管腳之間電壓實測值,德州儀器AMC1204的應用指南是VINP 管腳與VINN 管腳之間電壓理論計算值(考慮到輸入阻抗的影響),德州儀器AMC1204的應用指南是由調(diào)制器的輸出經(jīng)濾波器后的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

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  1.1 小結(jié)

  以上實驗結(jié)果可以看出,實測的輸入電壓值德州儀器AMC1204的應用指南與考慮到輸入阻抗計算得到的理論值德州儀器AMC1204的應用指南基本一致,實驗得到的數(shù)據(jù)與理論分析基本吻合。輸入時鐘頻率直接決定了AMC1204 的輸入阻


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