設計目標
過電圧レベル | 低電圧レベル | ローサイド VDD | ハイサイド VDD | 過渡応答時間 |
---|---|---|---|---|
28.8 V | 20.4 V | 2.7 V~5.5V | 24 V | 360 ns |
設計の説明
この高速な絶縁型の低電圧および過電圧検出回路は、スレッショルドを調整可能なデュアル絶縁型ウィンドウ コンパレータ (AMC23C14) を使用して実装されています。この回路は、リモート モジュールの電源電圧が有効な範囲内かどうかをコントローラ側で検出する必要がある、産業用フィールド電源アプリケーション向けに設計されています。
AMC23C14 は、堅牢な強化絶縁性能と、100kV/μs (最小値) の高い CMTI、調整可能なデュアル ウィンドウ コンパレータのスレッショルド、広いハイサイド電源電圧範囲 (3V~27V)、拡張産業用温度範囲 (-40℃から +125℃) の性能から選択されました。
デザイン ノート
設計手順
方程式系を解くと、R5 = 236kΩ、R6 = 3.52kΩが得られます。
設計シミュレーション
以下の図は、低電圧および過電圧検出回路の SPICE シミュレーション波形です。VDD1 入力も含まれています。これは、ツェナー ダイオードが動作範囲外の電圧から VDD1 入力を保護することを示しています。「低電圧および過電圧検出回路の SPICE シミュレーション - 立ち上がり」は、出力トリガ ポイントが入力電圧の立ち上がりにあるときの Spice シミュレーションを示しています。「低電圧および過電圧検出回路の SPICE シミュレーション - 立ち下がり」は、出力トリガ ポイントが入力電圧の立ち下がりにあるときの同様の画像です。2 つの図を比較すると、立ち下がり電圧入力のほうがトリガ ポイントの値が 0.3V 低くなっています。
応答の測定結果
以下の図は、低電圧および過電圧検出回路で測定された出力を、Vsupp 電圧 (トレース 1) と比較したものです。AMC23C14 にはオープン ドレイン出力があり、通常は VDD2 にプルアップされ、入力電圧が各コンパレータのスレッショルド電圧を超えると Low に駆動されます。これらの測定では、Vsupp が 28.8V を超えると OUT1 (トレース 3) は Low に遷移し、Vsupp が 20.8V を超えると OUT2 は Low に遷移します。コンポーネントのばらつきやコンパレータのヒステリシスはトリップ スレッショルドに影響を与える可能性がありますが、この場合トリップ ポイントは目標値の 1% 未満です。Vsupp が立ち上がりまたは立ち下がりのとき、電圧スレッショルドはわずかに変化します。2 番目の波形はこれを表しており、OUT1 が 28.8V ではなく 28.6V でトリガされています。
以下の図は、低電圧および過電圧検出回路で測定された出力で、AMC23C14 の出力を VIN 電圧 (トレース 2) と比較したものです。これらの測定結果から、コンパレータのトリップ スレッショルドが、「設計手順」セクションのステップ 2 の式で定義されている、内部コンパレータのスレッショルドが 300mV、外部で設定されるスレッショルドが 420mV で設定される目標値と一致することが確認されます。
設計に使用しているデバイス
デバイス | 主な特長 | デバイスのリンク |
---|---|---|
AMC23C14 |
|
デバイス:AMC23C14 類似デバイス: 絶縁型アンプ |
設計の参照資料
テキサス・インスツルメンツの総合的な回路ライブラリについては、『アナログ エンジニア向け回路クックブック』を参照してください。
テキサス・インスツルメンツ、『AMC23C14 AMC23C14 デュアル、高速応答、強化絶縁型ウィンドウ コンパレータ、可変スレッショルド付き』データシート
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