GERA010 March   2022 AMC23C12 , AMC23C12-Q1

 

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Designziele

Nennstrom Überstrompegel Highside-Stromversorgung Low-Side-Stromversorgung Einschwingzeit
50 A 55 A 3 V–27 V 2,7 V–5,5 V ≤ 1000 ns

Designbeschreibung

Dieser isolierte bidirektionale Hochgeschwindigkeits-Überstromerkennungsschaltkreis ist mit dem AMC23C12 implementiert. Der AMC23C12 verfügt über einen isolierten Fensterkomparator und einen einstellbaren Schwellwert über eine feste interne Präzisionsstromquelle und einen vom Benutzer auswählbaren Widerstand. Dieser Schaltkreis ist für die schnelle Erkennung von Überstromsituationen ausgelegt und ermöglicht dem Controller die Deaktivierung der Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM) von Hochgeschwindigkeitsschaltern, die in Motorsteuerungen, Traktionswechselrichtern und anderen industriellen Steuerungssystemen verwendet werden.

Schaltplan für ÜberstromschutzSchaltplan für Überstromschutz

Designhinweise

  1. Um Fehler zu minimieren, wählen Sie einen Präzisions-Shunt-Widerstand (R1) und den Widerstand zur Schwellenwerteinstellung (R2).
  2. Der AMC23C12 wird von der Gate-Treiber-Stromversorgung oder Highside-Hilfsquelle mit bis zu 27 V gespeist.
  3. Wählen Sie den Shunt-Widerstand und die Widerstände zur Schwellenwerteinstellung im Fensterkomparator-Betriebsmodus so aus, dass sie den Nennstrom- und Überstrombegrenzungen entsprechen.

Designschritte

  1. Bestimmen Sie die Größe des Shunt-Widerstands anhand des nominalen Strompegels. Der Shunt-Widerstand ist für 50 mV am Eingangspin ausgelegt.
    R 1 = ( 50   m V 50  A ) = 1 . 0   m Ω
  2. Bestimmen Sie den Wert von R2 anhand des gewünschten Strompegels unter Verwendung der internen 100 µA-Quelle und des gewünschten Auslösepegels von 55 A mit einem 1 mΩ-Shunt für 55 mV am Eingang des Fensterkomparators.
    R 2 = ( 55   m V 100  μ A ) = 550   Ω
  3. Optional – Wählen Sie eine 27 V-Zenerdiode aus, um den AMC23C12 vor Spannungen zu schützen, die größer als die empfohlene Betriebsspannung sind.
Überarbeiteter Überstromschutz-SchaltplanÜberarbeiteter Überstromschutz-Schaltplan

Design-Simulationen

Die folgenden Abbildungen sind SPICE-Simulationen des Überstromschutzschaltkreises. Die Simulationen zeigen die Zeit bis zum Auslösen der Flanken, die etwa 360 ns beträgt.

Einschwingverhalten der ÜberstromschutzsimulationEinschwingverhalten der Überstromschutzsimulation
Einschwingverhalten der Überstromschutzsimulation – steigendEinschwingverhalten der Überstromschutzsimulation – steigend
Einschwingverhalten der Überstromschutzsimulation – abfallendEinschwingverhalten der Überstromschutzsimulation – abfallend

Designergebnisse

Die folgenden Abbildungen zeigen die Wellenformerfassung des physischen Schaltkreises. Wellenform der Überstromschutzschaltung zeigt den Ausgang in Leitung 1 bezogen auf den Eingang in Leitung 3. Wellenform der Überstromschutzschaltung – steigend zeigt die steigende Flanke der Ausgangsleitung 1 und die Zeitverzögerung vom ausgelösten Strom zum Ausgang. Wellenform der Überstromschutzschaltung – abfallend zeigt die abfallende Flanke der Ausgangsleitung 1 und die Zeitverzögerung vom ausgelösten Strom zum Ausgang.

Wellenform der ÜberstromschutzschaltungWellenform der Überstromschutzschaltung
Wellenform der Überstromschutzschaltung - steigendWellenform der Überstromschutzschaltung - steigend
Wellenform der Überstromschutzschaltung – abfallendWellenform der Überstromschutzschaltung – abfallend

Design vorgestellter Bausteine

Baustein Wichtigste Leistungsmerkmale Baustein-Link

AMC23C12

  • Großer High-Side-Versorgungsspannungsbereich: 3 V bis 27 V

  • Low-Side-Versorgungsspannungsbereich: 2,7 V bis 5,5 V

  • Einstellbarer Schwellenwert:

    • Fensterkomparatormodus: ±20 mV bis ±300 mV

    • Positiver Komparatormodus: 600 mV bis 2,7 V

  • Referenz für Schwellenwertanpassung: 100 µA, ±2 %

  • Auslöseschwellenfehler: ±1 % (max.) bei 250 mV

  • Ausbreitungsverzögerung: 290 ns (typ.)

  • Hoher CMTI-Wert: 55 kV/µs (min.)

  • Open-Drain-Ausgang mit optionalem Haltespeichermodus

  • Sicherheitsrelevante Zertifizierungen:

    • Verstärkte 7000 V-PK-Isolierung gemäß DIN VDE V 0884-11

    • Isolierung mit 5000 VRMS für 1 Minute pro UL1577

  • Vollständig spezifiziert für den erweiterten industriellen Temperaturbereich: -40 °C bis +125 °C

 Baustein: AMC23C12

Ähnliche Bausteine: Isolierte Verstärker

Designreferenzen

Eine umfassende Schaltkreisbibliothek von TI finden Sie in Analog Engineer's Circuit Cookbooks.

Texas Instruments, AMC23C12 schnell ansprechender, verstärkter isolierter Fensterkomparator mit einstellbarem Schwellenwert und Latch-Funktion, Datenblatt