تبسيط تصاميم استشعار التيار والجهد المعزول باستخدام مكبرات الصوت المعزولة أحادية العرض و ADC

“نحتاج جميعًا إلى “it” في مجالات مثل حماية الأفراد ، والحصانة من الضوضاء ، والتعامل مع الاختلافات المحتملة على الأرض بين الأنظمة الفرعية. يمكنك تصميم “it” في تطبيقات مثل محركات المحركات ومحولات الطاقة الشمسية ومحطات الشحن بالتيار المستمر والروبوتات الصناعية وإمدادات الطاقة غير المنقطعة ومحولات الجر والشواحن المدمجة ومحولات التيار المستمر / التيار المستمر.

“

نحتاج جميعًا إلى “it” في مجالات مثل حماية الأفراد ، والحصانة من الضوضاء ، والتعامل مع الاختلافات المحتملة على الأرض بين الأنظمة الفرعية. يمكنك تصميم “it” في تطبيقات مثل محركات المحركات ومحولات الطاقة الشمسية ومحطات الشحن بالتيار المستمر والروبوتات الصناعية وإمدادات الطاقة غير المنقطعة ومحولات الجر والشواحن المدمجة ومحولات التيار المستمر / التيار المستمر.

أعني بـ “ذلك” العزلة الجلفانية.

تحتاج العديد من الأنظمة ، بما في ذلك تلك التي ذكرتها أعلاه ، إلى نقل معلومات التيار والجهد من مجال طاقة إلى آخر عبر حاجز عزل للمراقبة والتحكم. إذن كيف تنقل المعلومات التناظرية عبر حاجز العزل؟ الإجابة هي استخدام مكبرات الصوت المعزولة والمحولات التناظرية إلى الرقمية المعزولة (ADCs) ، والمعروفة أيضًا باسم مُعدِّلات دلتا سيغما المعزولة.

تتمثل إحدى التحديات عند تصميم هذه الأنظمة في كيفية تشغيل مضخم العزل أو ADC. عادةً ما تتطلب إمداد طاقة – إمداد عالي الجانب ومصدر منخفض الجانب (كما هو موضح في VDD1 و VDD2 ، على التوالي ، على الجانب الأيسر من الشكل 1). عادةً ما يتم تشغيل الجانب المنخفض بواسطة نفس مصدر الطاقة الذي يشغل وحدة التحكم الرقمية ، ولكن العديد من الأنظمة لا تتوفر بها طاقة على الجانب المرتفع.هذا يعني أنه يجب تصميم مصادر الطاقة المنفصلة المعزولة على الجانب المرتفع (لكن هذا يزيد من حجم الحل ، فاتورة المواد[BOM]الحجم وتكلفة الحل) ، مما يزيد من تعقيد التصميم وتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

لمواجهة هذا التحدي في التصميم ، قمنا بتطوير عائلة من مكبرات الصوت المعزولة و ADC التي تعمل من الإمدادات منخفضة الجانب. يوضح الشكل 1 الفرق بين المحول المعزول القياسي الذي يتطلب جهتين (يسار) وعائلة AMC3301 التي يمكن أن تعمل من مصدر واحد (يمين).

الشكل 1: مضخم العزلة التقليدي مقابل مكبر عزل الإمداد الفردي

تشتمل الأجهزة الجديدة على مرحلة محول DC / DC متكامل تمامًا يولد طاقة عالية الجانب داخليًا. تم تحسين بنية محول DC / DC هذا لتوفير دوائر مساعدة مثل المرشحات النشطة أو المضخمات الأولية أو المقارنات من طرف إخراج منظم التسرب المنخفض (LDO) (يشار إليه عادةً بـ HLDOOUT) تيار مستمر إضافي يصل إلى 1 مللي أمبير.

يوفر الاستشعار الحالي القائم على التحويلة دقة عالية.

تعرف على المزيد حول مضخم العزل المعزز بدقة AMC3301 مع محول DC / DC المدمج.

كيف تبسط عملية العرض الفردي التصاميم

تشمل مزايا عملية التوريد الفردي ما يلي:

・ حجم حل أصغر ، وانخفاض في فاتورة المواد (BOM) ، وانخفاض تكلفة النظام. تلغي محولات التيار المستمر / التيار المستمر المدمجة الحاجة إلى مصادر طاقة منفصلة (مثل مصادر الطاقة المعزولة المخصصة) ومجموعات من المحولات المخصصة ومحركات المحولات وكائنات LDOs. يؤدي هذا التكامل إلى إنشاء تصميم نظام مضغوط للتطبيقات ذات المساحة المحدودة ويقلل من عدد قائمة مكونات الصنف وتكلفة النظام.

يساعد على تبسيط التصميم والتخطيط. يعد تصميم الاستشعار الدقيق للتيار والجهد القائم على التحويل أسهل دون القلق بشأن القدرة على استخدام مصدر طاقة عالي الجانب. تستطيع:

・ من خلال التخلص من الحاجة إلى مصدر طاقة مركزي ، يمكن تحقيق معدلات إعادة استخدام أعلى بتصميمات ثنائية الفينيل متعدد الكلور.

・ يُمكّن تصميمات اللوحة ذات الطبقة المزدوجة بآثار أقل وتوجيهات طاقة أقل.

• تقليل تعقيد التصميم عند إجراء قياسات الجهد من طور إلى آخر في أنظمة متعددة الأطوار بدون محايد مشترك. يمكنك التخلص من الحاجة إلى مصادر طاقة منفصلة منفصلة.

• المرونة في ترتيب التحويلة. في الأبنية التقليدية ، يفرض مصدر الطاقة عالي الجانب موضع التحويلة ، مما قد يؤدي إلى تأثيرات طفيلية. على سبيل المثال ، عند استخدام مصدر تشغيل البوابة كإمداد عالي الجانب ، لا يمكن دائمًا وضع التحويلة بالقرب من دبابيس التبديل. يمكن أن يؤدي هذا الترتيب غير الأمثل إلى زيادة الحث الطفيلي المتسلسل مع التحويلة ، مما قد يتسبب في حدوث تداخل في الوضع المشترك عند إدخال مكبر الصوت أثناء تبديل مرحلة الطاقة ، مما يؤدي إلى قياسات غير دقيقة. عند استخدام سلسلة AMC3301 ، لا يؤثر الحث الطفيلي على دقة القياس بسبب مصدر الطاقة المتكامل.

حافظة منتجات TI

يلخص الشكل 2 مجموعة TI من مضخمات العزل و ADCs. يظهر الجهاز التقليدي الذي يتطلب مصادر طاقة مزدوجة على اليسار ؛ يظهر جهاز يعمل من مصدر واحد على اليمين.

الشكل 2: محفظة TI لمضخمات العزلة ومُعدِّلات (ADCs).

فيما يلي جميع خيارات عائلة AMC3301 بناءً على التطبيقات.

الاستشعار الحالي:
・ AMC3301: مضخم عزل مقوى بمدخلات ± 250 مللي فولت.
・ AMC3301-Q1: مجلس إلكترونيات السيارات (AEC) – Q100 مؤهل ± 250mV مضخم عازل مقوى بمدخلات.
・ AMC3302: مضخم عزل مقوى بمدخلات ± 50 مللي فولت.
・ AMC3306M25: معامل عزل مقوى بمدخلات ± 250mV (ADC).
استشعار الجهد:
・ AMC3330: مضخم عزل مقوى بمدخلات ± 1-V.
・ AMC3330-Q1: مضخم عزل مقوى بمدخلات AEC-Q100 مؤهل ± 1-V.