GERA025 August   2021 AMC1400 , AMC1400-Q1 , AMC1411 , AMC1411-Q1

 

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1 Anwendungshinweis

Verschiedene Industriesysteme wie Motorantriebe, Solar- und Windstromwechselrichter und Automobilsysteme wie Traktionswechselrichter erfordern genaue Spannungs- und Strommessungen bei hohen Gleichtaktspannungen. Die Betriebsspannungen in diesen Systemen werden immer höher, um die Ausgangsleistung und den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen und die Kosten zu senken. Höhere DC-Bus-Spannungen ermöglichen höhere Nennleistungen ohne Erhöhung des Strompegels, wodurch die Kupferkosten gleich bleiben. Dies trägt dazu bei, die Kosten der erzeugten Energie pro Einheit zu senken. Ein weiterer Vorteil der höheren Spannung ist der höhere Wirkungsgrad, da die Gesamtleistung bei höherer Spannung zunehmen kann. Wenn sich der Strom jedoch nicht ändert, bleiben die Leitungsverluste ebenfalls gleich.

Bei Photovoltaikanlagen (PV) gibt es einen Trend zur Aufrüstung von Designs von 1000 V DC-Spannungen auf 1500 V DC-Spannungen, um die Vorteile erhöhter Betriebsspannungen nutzen zu können. Es gibt regulatorische Sicherheitsstandards wie IEC 62109-2 in Photovoltaikanlagen, um potenzielle elektrische Gefahren in Verbindung mit der erhöhten Spannung zu vermeiden.

In Motorantriebssystemen (MD) wird IEC61800-5-1 verwendet, um auf die potenziellen elektrischen Gefahren einzugehen. Stromnetze mit höherer Spannung, wie z. B. 690 VAC , lassen sich kostengünstiger installieren und für Hochleistungsanwendungen betreiben. Sie sind daher häufig in industriellen Umgebungen mit hoher Leistung zu finden.

In Schweißgeräten für den industriellen und professionellen Einsatz legt IEC 60974-1 die Sicherheits- und Leistungsanforderungen der Versorgungs- und Schweißschaltung zum Schutz vor Stromschlägen fest.

Bei Elektrofahrzeugen (EVS) gibt es einen starken Trend zur Erhöhung der Batteriespannung von Elektrofahrzeugen, um das Systemgewicht zu senken, die Ladezeit zu verkürzen und die Reichweite zu erhöhen.

Bedarf an Produkten mit großen Luft- und Kriechstrecken

Bei der Entwicklung dieser Systeme müssen die Ingenieure die relevanten regulatorischen Sicherheitsstandards und verschiedene Anforderungen wie Arbeits- und Transientenspannungen, Verschmutzungsgrad und Höhen berücksichtigen, um die Mindestanforderungen an Luft- und Kriechstrecken zu definieren.

Die meisten Verstärker mit verstärkter Isolierung besitzen ein SOIC-Gehäuse mit weniger als 9 mm Luft- und Kriechstrecken. Verbesserte und breitere Gehäuse verhindern eine Verschlechterung entlang der Gehäuseoberfläche und Lichtbögen durch die Luft zwischen den Pins, was die Qualität der Isolierung gewährleistet. Systeme mit Arbeitsspannungen über 1000 VRMS, Impulsspannungsanforderungen über 8000 V, oder Systeme, die für Höhen über NN von mehr als 2000 m oder für einen Verschmutzungsgrad von 2 oder höher ausgelegt sind, erfordern je nach Überspannungskategorie des entworfenen Systems Luft- und Kriechstrecken von mehr als 9 mm.

Wir stellen vor: AMC1411 und AMC1400 im DWL-Gehäuse (Stretched SOIC)

Um die Anforderungen an höhere Luft- und Kriechstrecken zu erfüllen, hat Texas Instruments eine Familie von Hochleistungsverstärkern mit verstärkter Isolierung herausgebracht, AMC1411 (Abbildung 1) und AMC1400 (Abbildung 2).

Isolierte Spannungsmessung mit AMC1411Abbildung 1 Isolierte Spannungsmessung mit AMC1411
Isolierte Strommessung mit AMC1400Abbildung 2 Isolierte Strommessung mit AMC1400

Diese Produkte werden in einem gestreckten SOIC (DWL)-Gehäuse (Abbildung 3) mit einem Abstand von ≥14,7 mm und einer Kriechstrecke von ≥15,7 mm geliefert und sind speziell für den Einsatz in Umgebungen mit hoher Spannung, großer Höhe über NN und hohem Verschmutzungsgrad ausgelegt.

DWL-Gehäuse, 8-poliges SOICAbbildung 3 DWL-Gehäuse, 8-poliges SOIC

AMC1411 und AMC1400 bieten eine verstärkte Isolierung von 10600 VPK gemäß DIN VDE V 0884-11 (VIOTM) und eine Isolierung von 7500 Vrms für 1 Minute pro UL1577 (VISO). Die hohe Isolationsspannung und die hohe Gleichtaktstörfestigkeit (CMTI) von 100 kV/µs gewährleisten einen zuverlässigen und präzisen Betrieb auch in rauen Industrie- und Automobilumgebungen.

Der Eingangsspannungsbereich von 0-2 V, die hohe Eingangsimpedanz, der niedrige Eingangsruhestrom, die hervorragende Genauigkeit und die geringe Temperaturdrift machen den AMC1411 zu einer Hochleistungslösung für isolierte Spannungserkennung.

Der Eingangsspannungsbereich von ±250 mV, die sehr geringe Nichtlinearität und die geringe Temperaturdrift machen den AMC1400 zu einer Hochleistungslösung für isolierte Shunt-basierte Strommessung.

AMC1411 und AMC1400 in Motorantrieben

Abbildung 4 zeigt eine 3-Phasen-Motorantriebsanwendung, bei der die DC-Link-Spannung mit dem AMC1411 überwacht wird und den AMC1400, mit dem der phasenintegrierte Motorstrom pro Phase überwacht wird.

AMC1411 und AMC1400 in MotorantriebenAbbildung 4 AMC1411 und AMC1400 in Motorantrieben

AMC1411 wird zum Messen der DC-Link-Spannung verwendet, die auf ca. 2 V am unteren Widerstand eines Widerstandsteilers mit hoher Impedanz heruntergeteilt wird. Der Ausgang des AMC1411 ist eine analoge Differenzausgangsspannung mit dem gleichen Wert wie die Eingangsspannung, ist aber durch eine verstärkte Isolierungsbarriere galvanisch von der High-Side getrennt.

AMC1400 wird verwendet, um den Phasenmotorstrom zu messen, indem der Spannungsabfall über den Phasenshunt zum Motor gemessen wird.