AMC1204应用指南
作者:TI德州仪器 2013-07-16 来源: 评论:0条 浏览:955
摘要
AMC1204 是一款二阶隔离Delta-Sigma 调制器,由于其出色的直流特性、交流特性及隔离特性,广泛应用在通信电源系统、逆变器、整流器、UPS 及电机控制中,可实现系统电源电压及电流的检测和监控。本文简单介绍了AMC1204 的工作原理,重点讨论输入采样电阻阻抗对AMC1204 转换精度的影响以及调制器输出滤波器的设计。
AMC1204 简介
AMC1204 是一款二阶隔离Delta-Sigma 调制器。如图1 所示,它使用TI 特有的电容隔离技术,满足UL1577,IEC60747-5-2 及CSA 认证标准,隔离工作电压可达1200Vpeak,瞬间隔离电压达4000Vpeak,共模瞬态抑制在15KV/us 以上。电容隔离器件具有同电感隔离器件相比更高的磁场抗扰性及可靠性,同光耦隔离器件相比更低的功耗等这些显著的优点,同时AMC1204 内部集成了高精度的Delta-Sigma 调制器,电路设计简单,被广泛应用于通信电源系统、逆变器、整流器、UPS 及电机控制等场景。
图1 AMC1204 内部示意框图
AMC1204 具有出色的直流特性,DNL 误差小于1LSB,INL 误差最大为8LSB(-40℃至85℃),失调误差1mV,增益误差小于2%。如果将失调和增益误差校正后,不考虑电源及温度的影响,由ADC 引入的误差仅为0.012%。此外,AMC1204 也表现出了不错的交流特性, SNR 可达88dB,THD 可达-96dB,有效位数ENOB 可达14bit(OSR=256, QUOTE 滤波器)。因此,AMC1204 可以满足绝大多数高精度系统的使用要求。图2 是在通信系统电源中的一个检测电压和电流的典型应用电路,该电路使用两片AMC1204 实现对48V 电源的电压监测及负载电流检测,输出数字信号给后端进行处理,不需要额外使用隔离器件,应用电路设计更简单、更可靠。
图2 48V 通信电源电压/电流检测电路
外围电路设计对转换精度的影响分析
在电路设计中,影响AMC1204 转换精度主要是外围电路的电阻取值,尤其在通过电阻分压电路测试电压值的应用场景中。下面分析输入采样电阻对AMC1204 转换精度的影响。
输入等效电路及分析
AMC1204 的输入等效电路如图3 所示,在一个时钟周期内,完成一次采样/放电,输入等效电阻 QUOTE 。当AMC1204 的输入时钟频率为5MHz 时,等效阻抗约为50KΩ;当输入时钟频率为20MHz 时,等效阻抗约为12.5KΩ。如果待测信号的阻抗较大,则输入等效阻抗的影响不能忽略,因为这将可能严重影响到ADC 转换的精度。因此,实际使用时,需要根据系统的性能要求,选择满足测量精度的采样电阻值。
图3 AMC1204 输入等效电路
以图4 所示电路为例, 如果不考虑器件输入等效电阻的影响, 输入差分电压理论值为
QUOTE 。考虑到输入等效电阻, 实际输入差分电压应为 QUOTE 。
图4 AMC1204 测试电路
以 QUOTE =1/30 QUOTE 为例,则当 QUOTE =0.01 QUOTE 时,由输入等效电阻 QUOTE 引入的误差约为0.96%;当 QUOTE =0.001 QUOTE 时,由输入等效电阻 QUOTE 引入的误差约为0.1%。因此,实际应用时,如果要系统精度达到1%以上,则需要采样电阻的阻抗小于0.01 QUOTE ,以尽量减小由输入采样电阻引入的误差。
电路设计例子
使用图4 所示电路测量不同输入采样电阻和时钟频率情况下AMC1204 转换精度。实验使用 QUOTE 作为调制器后端的硬件滤波器,滤波器配置为 QUOTE 型,过采样率(OSR)设置为256。实验结果如表1 所示。 QUOTE 是输入电压的目标值, QUOTE 是VINP 管脚与VINN 管脚之间电压实测值, QUOTE ’ 是VINP 管脚与VINN 管脚之间电压理论计算值(考虑到输入阻抗的影响), QUOTE 是由调制器的输出经滤波器后的转换结果。
QUOTE / QUOTE 取值30kohm/1kohm
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Input Clock568a【中国自动化网社区】58455c【http://sns.ca800.com】f9bb057 | QUOTE (mV)568a【中国自动化网社区】58455c【http://sns.ca800.com】f9bb057 | QUOTE ’(mV)462e【中国自动化网社区】fd0bcc【http://sns.ca800.com】d8 | 462e【中国自动化网社区】fd0bcc【http://sns.ca800.com】d8 | QUOTE | QUOTE (mV)df【中国自动化网社区】5ba40a【http://sns.ca800.com】8e67144 | 误差1(%, QUOTE 相对于 QUOTE )df【中国自动化网社区】5ba40a【http://sns.ca800.com】8e67144 | 误差2(%, QUOTE 相对于 QUOTE )df【中国自动化网社区】5ba40a【http://sns.ca800.com】8e67144 |
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