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AMC23C11精密隔离比较器技术解析

科技观察员 2025-09-09 15:47 次阅读
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Texas Instruments AMC23C11精密隔离式比较器具有较短的响应时间。漏极开路输出端与输入电路之间由一个抗磁干扰能力极强的隔离屏障隔开。根据VDE 0884-17和UL1577标准,该隔板经认证可提供高达5kVRMS 的强化电隔离。它还支持高达1kV PK 的工作电压。

数据手册:*附件:Texas Instruments AMC23C11精密隔离比较器数据手册.pdf

跳闸阈值通过单个外部电阻器在低迟滞模式下可以在20mV至450mV范围内调节,在高迟滞模式下可以在600mV至2.7V范围内调节。该器件上的开漏输出支持透明模式(锁存输入与GND2连接),即输出跟随输入状态;或锁存模式,即在锁存输入信号的下降沿清除输出。Texas Instruments AMC23C11采用8引脚宽体SOIC封装。它的额定工业级工作温度范围为–40°C至125°C。

特性

  • 宽高侧电源电压范围:3V至27V
  • 低侧电源电压范围:2.7V至5.5V
  • 可调阈值:20mV至2.7V
  • 基准电流,用于阈值调整
    • 100 µA,±2%
  • 触发阈值为250mV时的误差为±1%(最大值)
  • 开漏输出,可选锁存模式
  • 传播延迟:240 ns(典型值)
  • 高CMTI:55V/ns(最小值)
  • 安全相关认证
    • 7000VPK 强化隔离,符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 标准
    • 1分钟内可承受5000VRMS 的隔离电压,符合UL1577标准
  • 在整个–40°C至+125 °C扩展工业温度范围内标定的值

功能框图

1.png

AMC23C11精密隔离比较器技术解析

一、产品概述

AMC23C11是德州仪器(TI)推出的一款快速响应、增强型隔离比较器,采用8引脚宽体SOIC封装(DWV)。该器件具有以下突出特性:

  • 宽电压范围‌:高侧供电3V-27V,低侧供电2.7V-5.5V
  • 可调阈值‌:20mV至2.7V连续可调,精度±1%(250mV时)
  • 快速响应‌:典型传播延迟240ns
  • 高隔离等级‌:
    • 7000VPK增强型隔离(DIN EN IEC 60747-17)
    • 5000VRMS隔离1分钟(UL1577)
  • 双工作模式‌:透明模式与锁存模式可选
  • 宽温工作‌:-40°C至+125°C工业温度范围

二、核心技术创新

1. 精密阈值调节架构

采用100μA(±1%)精密参考电流源,通过单个外部电阻实现阈值精确设置:

  • 低迟滞模式‌:VREF≤450mV时,迟滞4mV
  • 高迟滞模式‌:VREF≥600mV时,迟滞25mV
  • 动态阈值切换‌:内置500-600mV模式选择阈值带50mV迟滞

2. 增强型隔离设计

  • SiO2电容隔离‌:实现5.7kVRMS电气隔离
  • 超高抗干扰‌:150V/ns最小共模瞬态抗扰度(CMTI)
  • 长寿命设计‌:隔离屏障寿命超过40年
  • 安全认证‌:通过VDE0884-17和UL1577认证

三、关键电路设计

1. 比较器核心

  • 输入阻抗‌:1GΩ(典型)
  • 偏置电流‌:0.1nA(典型,0≤VIN≤4V)
  • 输入电容‌:4pF(典型)
  • 过驱动响应‌:10mV过驱动时延迟240ns(典型)

2. 电源管理

  • 高侧LDO‌:支持3-27V宽输入
  • 电源监控‌:
    • VDD1欠压阈值:2.9V(下降)/3V(上升)
    • VDD2欠压阈值:2.1V(下降)/2.7V(上升)
  • 功耗特性‌:
    • 高侧:3.7mA最大(5V时)
    • 低侧:2.2mA最大(3.3V时)

四、典型应用设计

1. 电机驱动过流保护

设计参数‌:

  • 检测电阻:10mΩ
  • 过流阈值:30A
  • 对应VREF:296mV

关键元件选型‌:

  • RREF‌:2.94kΩ(产生296mV阈值)
  • CREF‌:100nF(参考电压滤波)
  • 输入滤波‌:10Ω+1nF RC滤波(增加10ns延迟)
  • 输出配置‌:4.7kΩ上拉电阻

PCB布局要点‌:

  • 检测电阻GND采用开尔文连接
  • CREF尽量靠近REF引脚
  • 保持高低侧地平面分离

2. 电源时序设计

  • 启动时序‌:
    • 低侧启动时间(tLS,STA):40μs(典型)
    • 高侧启动时间(tHS,STA):45μs(典型)
    • 高侧消隐时间(tHS,BLK):200μs(典型)
  • 故障响应‌:
    • 高侧故障检测延迟(tHS,FLT):100μs(典型)
    • 欠压恢复时间:tHS,STA+tHS,BLK

五、性能参数对比

参数AMC23C11常规比较器优势分析
隔离电压7000VPK2500VPK提升180%隔离能力
传播延迟240ns500ns缩短52%响应时间
CMTI150V/ns50V/ns提升200%抗干扰性
阈值精度±1%±3%精度提高3倍

六、设计注意事项

  1. 参考电压设置‌:
    • 避免将VREF设置在450-600mV临界区域
    • VREF>1.6V时需保证VVDD1-VREF≥1.4V
  2. 散热设计‌:
    • 结到环境热阻(RθJA):102.8°C/W
    • 最大功耗:95mW(双电源工作时)
    • 建议使用2oz铜厚PCB并添加散热过孔
  3. 安全规范‌:
    • 保持≥8.5mm外部爬电距离
    • 污染等级2,过电压类别I-III
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