GERA014 November   2023 AMC23C10 , AMC23C11 , AMC23C12 , AMC23C12-Q1 , AMC23C14 , AMC3301 , AMC3301-Q1 , AMC3302 , AMC3302-Q1 , AMC3311 , AMC3311-Q1 , AMC3330 , AMC3330-Q1

 

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1 Anwendungshinweis

Einführung

Fehlererkennung ist unverzichtbar in Anwendungen wie Motorantrieben, Servoantrieben, Onboard-Ladegeräten (OBCs), Strang-Invertern und Mikro-Invertern. Die Trennung des Hochspannungsbereichs und des Niederspannungsbereichs über eine Isolationsbarriere ermöglicht es dem System, mit verschiedenen Gleichtaktspannungen zu arbeiten. Der Hochspannungsbereich führt eine Funktion aus, während der Niederspannungsbereich Geräte steuert. Dadurch werden sowohl elektrische Schäden an der Niederspannungsschaltung als auch Verletzungen von Benutzern vermieden. Beim Betrieb mit hohen Gleichtaktspannungen ist die Erkennung von Fehlern wie Überspannung erforderlich. In diesem Dokument wird erläutert, wie der AMC3311 High-Side-Versorgungsstrom von HLDO_OUT zur Stromversorgung der Hochspannungsdomäne des isolierten Komparators AMC23C11 für ein kompaktes Fehlererkennungsdesign bereitstellen kann.

Der AMC3311 ist ein präziser, verstärkter, isolierter Verstärker. Dieser Baustein verfügt über einen Eingangsspannungsbereich von 0-2 V, eine Option für präzise isolierte Gleichspannungsmessungen, die den Regelkreis antreiben. Dieser Baustein verfügt über einen integrierten DC/DC-Wandler, der High-Side-Versorgungsstrom für Hilfsschaltungen von 4 mA unterstützt. Dies ermöglicht den Betrieb an einzelner Stromversorgung von der Low-Side bis zur High-Side des Bausteins sowohl für die Rückkopplungsmessung des AMC3311 als auch für die Überspannungsfehlererkennung des AMC23C11. Der AMC23C11 ist ein verstärkter isolierter Komparator mit schnellem Ansprechverhalten. Der Baustein kann für schnelle Überstrom- oder Überspannungserfassung mit einstellbarer Auslöseschwelle verwendet werden. Der Baustein benötigt einen High-Side-Versorgungsstrom von 2,7 mA. Der AMC3311 ist der erste isolierte Verstärker mit integriertem DC/DC-Wandler, der den Betrieb beider Bausteine als Paar in Anwendungen ermöglicht, die einen präzisen isolierten Verstärker für Steuerungsfunktionen und einen schnell wirkenden Komparator für Überstrom- oder Überspannungsschutz benötigen.

AMC3311 wird zur Stromversorgung des AMC23C11 verwendet

Das AMC3311 bietet eine isolierte Stromversorgung, die bis zu 4 mA über den HLDO_OUT-Pin für angeschlossene Komponenten bereitstellen kann, die eine High-Side-Stromversorgung benötigen. Diese Funktion ermöglicht direkt die Verwendung von isolierten Komparatoren mit höherer Leistung, wie zum Beispiel dem AMC23C11.

Der verfügbare Versorgungsstrom des AMC3311 ermöglicht die Verwendung eines breiteren Spektrums von Begleitbausteinen mit dem isolierten Verstärker. Abbildung 1 zeigt ein Beispielschaltbild zur Verwendung des AMC3311 zur Stromversorgung der Highside des AMC23C11. Im Schaltplan zeigt HLDO_OUT an Pin 5 auf dem AMC3311 eine Kurve, die bis VDD1 an Pin 1 des AMC23C11 reicht. Der isolierte Komparator vergleicht die Eingangsspannung mit der Referenzspannung an Pin drei. Das Bauteil zieht den Open-Drain-Ausgang herunter, wenn die Eingangsspannung den als Referenzspannung festgelegten Schwellenwert überschreitet. Die Schwellenspannung kann durch Ändern des Referenzwiderstands in Bezug auf die interne 100 μA-Stromquelle angepasst werden.

Darüber hinaus verfügt der AMC23C11 über eine Überspannungsreserve von 1,4 V. Die Schwellenspannung kann nicht höher sein als die Differenz zwischen 3,2 V-Eingang und 1,4 V-Reserve (1,8 V.). Ein Widerstand wird zwischen REF und GND1 platziert, um die Auslösespannung als 1,07 V zu definieren. Diese Overhead-Anforderung begrenzt die Schwellenspannung des isolierten Komparators auf einen niedrigeren Wert als die tatsächliche Grenzspannung des Verstärkers. Wenn beispielsweise die tatsächliche Grenzspannung auf dem Verstärker 2,14 V beträgt, kann der isolierte Komparator die Spannung nicht überwachen, weil die Spannung die Grenzen der Reserve-Überspannung überschreitet. Infolgedessen wird der RSNS-Wert in zwei gleiche Widerstände (RSNS1 und RSNS2) unterteilt, damit die Grenzspannung proportional zur Hälfte der Spannung ist, die der AMC3311 benötigt. Stattdessen zeigt der AMC23C11 1,07 V als Referenzspannung an.

Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für ein Platinenlayoutbeispiel, das die Bausteine in Kombination führt.

AMC3311 AMC23C11 AMC3311 und AMC23C11 SchaltplanAbbildung 1 AMC3311 und AMC23C11 Schaltplan
AMC3311 AMC23C11 AMC3311 und AMC23C11 Leiterplatten-LayoutAbbildung 2 AMC3311 und AMC23C11 Leiterplatten-Layout

AMC23C11 für Überspannungserkennung

Abbildung 3 und Abbildung 4 zeigen die Überspannungsreaktionszeiten im AMC3311 bzw. AMC23C11. Bei Verwendung einer 3,2 V-Stromversorgung zeigt das Eingangssignal (CH4) den Spannungsanstieg über den 1,07 V-Überspannungsschwellenwert.

Die Reaktionszeit auf den Kanälen AMC3311, VOUTP (CH2) und VOUTN (CH1) beträgt 2,906 μs, während die Reaktionszeit auf dem AMC23C11, OUT (CH3), 314,015 ns beträgt. Der Verstärker nimmt mehr als das Neunfache der Länge ein, die der isolierte Komparator zur Erkennung von Überspannung benötigt. Diese Zeitverzögerung kann für Anwendungen mit kurzer Latenzzeit zu lang sein. Als Ergänzung zum AMC3311-Verstärker kann der isolierte Komparator verwendet werden, um eine Überspannung zu verhindern, da der Komparator schnell Spannungen erkennt, die über dem festgelegten Schwellenwert liegen. Dadurch wird der Controller benachrichtigt, alle betroffenen Elektronikgeräte abzuschalten, was eine höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit in Hochspannungsanwendungen bietet.

AMC3311 AMC23C11 AMC3311 Timing-Wellenform für ÜberspannungsantwortAbbildung 3 AMC3311 Timing-Wellenform für Überspannungsantwort
AMC3311 AMC23C11 AMC23C11 Timing-Wellenform für ÜberspannungsantwortAbbildung 4 AMC23C11 Timing-Wellenform für Überspannungsantwort

Fazit

Der AMC3311 ist ein isolierter Verstärker mit einer High-Side-Stromversorgung, der zur Speisung von zusätzlichen Sensorschaltungen genutzt werden kann. Der Baustein kann externe Geräte auf der Highside mit bis zu 4 mA versorgen und ist kompatibel mit isolierten Hochgeschwindigkeitskomparatoren wie dem AMC23C11. Dieser Komparator bietet den Vorteil einer erheblich schnelleren Ansprechzeit, um einen Überspannungsschutz zu ermöglichen. Die Kombination von AMC3311 und AMC23C11 kann für Spannungs- und Strommessanwendungen eine nützliche Option sein.