AMC1304x 高精度隔离型 ΔΣ 调制器技术文档总结

AMC1304是一种精密的三角积分 （ΔΣ） 调制器，其输出通过具有很强抗磁干扰能力的电容式双隔离栅与输入电路隔开。该屏障经认证可提供高达 7000 V 的增强隔离峰符合 DIN VDE V 0884-11、UL1577 和 CSA 标准。该器件与隔离式电源结合使用，可防止高共模电压线上的噪声电流进入本地系统接地并干扰或损坏低压电路。
*附件：amc1304m05.pdf

AMC1304的输入经过优化，可直接连接到分流电阻或其他低电压电平信号源。±50mV 器件独特的低输入电压范围可显着降低分流器的功耗，同时支持出色的交流和直流性能。通过使用适当的数字滤波器（即集成在 TMS320F2807x 或 TMS320F2837x 系列上）对比特流进行抽取，该器件可以在 78 kSPS 的数据速率下实现 16 位分辨率，动态范围为 81 dB （13.2 ENOB）。

在高侧，调制器由集成的低压差 （LDO） 稳压器供电，该稳压器允许 4 V 至 18 V （LDOIN） 之间的非稳压输入电压。隔离式数字接口采用3.3 V或5 V电源（DVDD）供电。

该AMC1304采用宽体SOIC-16 （DW）封装，额定温度范围为–40°C至+125°C。

特性

• 引脚兼容系列针对基于分流电阻的电流测量进行了优化：
  • ±50 mV 或 ±250 mV 输入电压范围
  • CMOS 或 LVDS 数字接口选项
• 出色的直流性能，支持系统级的高精度传感：
  • 失调误差：±50 μV 或 ±100 μV（最大值）
  • 失调漂移：1.3 μV/°C（最大值）
  • 增益误差：±0.2%或±0.3%（最大值）
  • 增益漂移：±40 ppm/°C（最大值）
• 安全相关认证：
  • 7000伏PK根据 DIN VDE V 0884-11： 2017-01 的强化隔离
  • 5000伏有效值根据 UL1577 隔离 1 分钟
  • CAN/CSA 5A-组件验收服务通知和IEC 62368-1终端设备标准
• 瞬态抗扰度：15 kV/μs（最小值）
• 高电磁场抗扰度（参见应用笔记SLLA181A)
• 外部5 MHz至20 MHz时钟输入，便
  于系统级同步
• 片内18V LDO稳压器
• 在扩展的工业温度范围内完全额定

参数

方框图

AMC1304x 系列是德州仪器推出的高精度隔离型 ΔΣ 调制器，核心优势是强化隔离性能、低失调误差与温漂、宽输入共模抑制比，搭配内置 LDO 调节器，适用于分流电阻电流检测、隔离电压测量等工业场景，支持 CMOS/LVDS 数字接口，满足严苛安全与精度要求。

一、核心性能与定位

• 精度与直流性能 ：提供 ±50 mV（AMC1304x05）和 ±250 mV（AMC1304x25）两种输入量程，失调误差最大 ±50/±100 μV，失调温漂最大 1.3 μV/°C；增益误差最大 ±0.2%/±0.3%，增益温漂最大 40 ppm/°C，确保宽温范围内的高精度测量。
• 隔离与抗干扰 ：强化隔离等级达 7000 VPK（DIN VDE V 0884-11）、5000 VRMS/1 分钟（UL1577），共模瞬态抗扰度（CMTI）最低 15 kV/μs；磁场抗干扰能力强，适合高压场景隔离测量。
• 信号与接口 ：ΔΣ 调制器输出 1 位比特流，搭配数字滤波器（如 sinc3）可实现 16 位分辨率，动态范围 81 dB；支持 5 MHz~20.1 MHz 外部时钟输入，便于多通道同步；提供 CMOS 或 LVDS 数字接口，适配不同系统设计。
• 环境与供电 ：工作温度 -40°C125°C，内置 4 V18 V 输入 LDO 调节器，数字侧供电 3.0 V~5.5 V；ESD 防护达 HBM ±2500 V、CDM ±1000 V，可靠性优异。

二、关键功能与硬件特性

1. 集成功能模块

• 内置 LDO 调节器，输入电压 4 V~18 V，输出稳定电压供调制器模拟电路，简化外部供电设计；支持故障安全输出，LDO 供电缺失时输出状态稳定，避免系统误动作。
• 二阶 ΔΣ 调制器架构，量化噪声高频搬移，配合外部数字滤波器（如 TMS320F28x 系列 MCU 内置 SDFM 模块）实现高分辨率数据转换；过量程时输出特定比特流标识，区分供电故障与满量程输入。
• 差分输入设计，输入阻抗分别为 5 kΩ（x05 型号）和 25 kΩ（x25 型号），共模抑制比（CMRR）达 -85 dB（0.1 Hz~50 kHz），抑制共模噪声干扰。

2. 工作模式

• 正常测量模式：持续将模拟输入转换为 1 位比特流输出，同步于外部时钟，需外部数字滤波器解调和抽取，输出有效数字量。
• 故障安全模式：当高侧供电（LDOIN）缺失时，输出保持固定状态，确保系统安全，避免误触发。
• 过量程模式：输入超量程时，每 128 个时钟周期输出 1 个特定比特（0 或 1），区分满量程输入与供电故障。

3. 封装与引脚

• 采用 16 引脚宽体 SOIC（DW）封装，尺寸 10.30 mm×7.50 mm，引脚包括差分模拟输入（AINP/AINN）、LDO 输入（LDOIN）、LDO 输出滤波（VCAP）、时钟输入（CLKIN）、数字输出（DOUT）及隔离地（AGND/DGND）。
• 模拟侧与数字侧分离接地，优化隔离性能；LVDS 版本额外提供反相时钟（CLKIN_N）和反相数据（DOUT_N）引脚，支持差分数字传输。

三、编程与配置

• 无需复杂寄存器配置，通过外部时钟频率（5 MHz~20.1 MHz）设定工作速率，时钟占空比需保持 40%~60%。
• 数字接口支持 CMOS（推挽输出）和 LVDS（差分输出），LVDS 接口差分输出电压 250450 mV（100 Ω 负载），CMOS 接口兼容 3.0 V5.5 V 逻辑电平。
• 需搭配外部数字滤波器（如 sinc1/sinc2/sinc3）对 1 位比特流进行解调， oversampling 比率（OSR）建议 256，平衡分辨率与响应速度。

四、典型应用场景

• 工业电机驱动、光伏逆变器、不间断电源（UPS）的分流电阻电流检测；
• 高压系统隔离电压测量，如直流母线电压监测；
• 其他需要高压隔离、高精度模拟信号转换的工业控制场景。

五、设计关键要点

1. 电源与去耦 ：LDOIN 引脚就近配置 0.1 μF 陶瓷电容 + 10 μF 电解电容去耦，VCAP 引脚（LDO 输出）需并联 0.1 μF 电容至 AGND，减少电源噪声；数字侧 DVDD 引脚同样需就近去耦，避免数字噪声耦合至模拟侧。
2. 信号接口：模拟输入走线尽量短且对称，分流电阻靠近 AINP/AINN 引脚，减少引线电阻影响；外部时钟信号需低抖动，LVDS 接口需匹配 100 Ω 差分阻抗，确保信号完整性。
3. 布局规范：严格保持模拟地（AGND）与数字地（DGND）隔离，仅在电源入口单点连接；器件周围预留足够爬电距离（≥8 mm），符合安全隔离要求；高压区域与低压区域分开布局，避免电磁干扰。
4. 滤波与校准：系统级需进行增益和偏移校准，抵消外部电阻误差；根据响应速度需求选择滤波器类型（sinc1 最快，sinc3 精度最高），过流保护场景推荐 sinc2 滤波器平衡速度与精度。