【導讀】隨著高電壓汽車和工業設計的發展，人們對於精確、安全和高能效的電隔離電壓檢測設計的需求日益增長。AMC038x 產品係列是一組隔離式放大器和調製器，具有更高精度、增強集成和更強功能
，可滿足這些要求。與使用外部電阻分壓器的傳統設計相比，這些器件采用集成高壓 (HV) 電阻，因此設計尺寸大大減小。要將電壓降至 1V 或 2V 電(dian)平(ping)，外(wai)部(bu)高(gao)壓(ya)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)可(ke)能(neng)尺(chi)寸(cun)很(hen)大(da)且(qie)成(cheng)本(ben)高(gao)昂(ang)。此(ci)外(wai)

，與(yu)分(fen)立(li)式(shi)電(dian)阻(zu)相(xiang)比(bi)，集(ji)成(cheng)電(dian)阻(zu)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)低(di)的(de)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)漂(piao)移(yi)。因(yin)此(ci)，AMC038x 產品能夠在整個溫度範圍和使用壽命內實現低於 1% 的精度，並且無需校準。

本應用手冊介紹了用於高壓檢測的全新 AMC038x 器件係列，包括具有集成電阻分壓器的電隔離放大器和調製器
，並重點介紹了其優勢和常見用例。

簡介

隨著高電壓汽車和工業設計的發展，人們對於精確、安全和高能效的電隔離電壓檢測設計的需求日益增長。AMC038x 產品係列是一組隔離式放大器和調製器，具有更高精度、增強集成和更強功能
，可滿足這些要求。與使用外部電阻分壓器的傳統設計相比，這些器件采用集成高壓 (HV) 電阻，因此設計尺寸大大減小。要將電壓降至 1V 或 2V 電(dian)平(ping)，外(wai)部(bu)高(gao)壓(ya)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)可(ke)能(neng)尺(chi)寸(cun)很(hen)大(da)且(qie)成(cheng)本(ben)高(gao)昂(ang)。此(ci)外(wai)
，與(yu)分(fen)立(li)式(shi)電(dian)阻(zu)相(xiang)比(bi)，集(ji)成(cheng)電(dian)阻(zu)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)低(di)的(de)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)漂(piao)移(yi)。因(yin)此(ci)，AMC038x 產品能夠在整個溫度範圍和使用壽命內實現低於 1% 的精度，並且無需校準。

高電壓電阻隔離式放大器和調製器的優勢

與使用外部電阻分壓器電壓檢測器件的標準 2V 輸入相比，AMC038x 產品係列具有許多優勢，包括提高精度並減小布板空間。

1.節省空間

圖 1：節省布板空間

電流分立式高壓電阻會占用 PCB 上的大部分空間。通常，單個電阻的壓降受限於製造商,由於板級可靠性問題

，客戶傾向於選擇尺寸較小的電阻。因此，係統可能需要多達 15 個高壓電阻來降低電壓並維持係統的隔離額定值。相比之下，AMC038x 產品係列將高壓電阻集成到器件中
，相當於使設計更簡單
、更小巧。這在高壓輸入和下一個最近的引腳之間提供了 8mm 爬電距離和間隙距離。如圖 1 所示，設計尺寸減小了 50% 以上，並大大減少了 BOM 數量。

2.集成高壓電阻的溫度漂移和使用壽命漂移更低

除了節省空間之外，集成高壓電阻分壓器還可提高精度。以往采用外部電阻的設計具有更高的溫度漂移和使用壽命漂移；省sheng去qu外wai部bu電dian阻zu可ke以yi消xiao除chu大da部bu分fen總zong誤wu差cha。更geng具ju體ti地di說shuo，外wai部bu電dian阻zu的de溫wen度du漂piao移yi會hui隨sui時shi間jian推tui移yi越yue來lai越yue嚴yan重zhong。通tong常chang，外wai部bu電dian阻zu分fen壓ya器qi在zai分fen壓ya器qi的de上shang半ban部bu分fen使shi用yong高gao壓ya電dian阻zu，在zai分fen壓ya器qi的de下xia半ban部bu分fen使shi用yong低di壓ya (LV) 電阻。這些低壓電阻通常具有不同的類型

、結(jie)構(gou)或(huo)材(cai)料(liao)。集(ji)成(cheng)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)對(dui)上(shang)電(dian)阻(zu)和(he)下(xia)電(dian)阻(zu)使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)的(de)材(cai)料(liao)，因(yin)此(ci)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)非(fei)常(chang)低(di)。電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)的(de)任(ren)何(he)剩(sheng)餘(yu)誤(wu)差(cha)隨(sui)後(hou)都(dou)會(hui)在(zai)生(sheng)產(chan)中(zhong)得(de)到(dao)校(xiao)準(zhun)，這(zhe)實(shi)際(ji)上(shang)完(wan)全(quan)消(xiao)除(chu)了(le)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)誤(wu)差(cha)。考(kao)慮(lv)以(yi)下(xia)示(shi)例(li)：

圖 2：外部電阻設計

圖 3：集成電阻設計

外部電阻最壞情況下的漂移誤差：

集成電阻最壞情況下的漂移誤差：

由於外部電阻可以朝相反方向變化，這相當於總信號鏈誤差的 2/3 以上，額外增加 1%。因此，與高壓集成電阻產品不同，外部電阻設計很難在整個溫度範圍和使用壽命內實現低於 1% 的精度。

3.精度結果

圖 4：總輸出基準誤差百分比與輸入電壓之間的關係

圖 5：總輸出基準誤差電壓與輸入電壓之間的關係

為了進行說明，圖 4 和圖 5 展示了 AMC038x 器件在整個溫度範圍內的典型精度。這兩張圖表明，AMC038x 在 100V 以上可實現低於 0.4% 的精度，並且無需係統級校準
，即可在整個溫度範圍內實現 100V 輸入以下 0.5V 絕對誤差。保存校準例程可降低用於實現精確電壓測量應用的生產成本。

圖 6：MC038x 熱結果：12.5MΩ

此外
，AMC0381D10 熱結果證明了該器件係列在極高電壓下的穩定性能。在 1000V 下，封裝的 θJA 熱阻為 107°C/W
，預計溫升為 8°C，這與實驗室測量結果非常一致。這不僅可以接受，還證實了在較高環境溫度下的安全性能。

4.完全集成電阻與附加外部電阻示例

在車載充電器 (OBC) 應用中
，精確的電壓測量和溫度範圍內的性能穩定至關重要。要使電池在使用數年後仍可完全充滿電
，必須實現電池的完全充電狀態。Ergo、更高精度和低使用壽命漂移直接有助於這些係統的持續成功。這些原則也可以擴展到其他混合動力汽車
、能源基礎設施和電機驅動應用。

一些應用也可以考慮添加外部電阻來手動調整內部電阻分壓器的增益。這是可行的
；但(dan)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)
，這(zhe)會(hui)重(zhong)新(xin)引(yin)入(ru)在(zai)使(shi)用(yong)集(ji)成(cheng)電(dian)阻(zu)器(qi)件(jian)時(shi)幾(ji)乎(hu)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)的(de)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)和(he)增(zeng)益(yi)誤(wu)差(cha)。借(jie)助(zhu)集(ji)成(cheng)電(dian)阻(zu)，高(gao)壓(ya)和(he)低(di)壓(ya)電(dian)阻(zu)的(de)增(zeng)益(yi)漂(piao)移(yi)可(ke)以(yi)朝(chao)同(tong)一(yi)方(fang)向(xiang)漂(piao)移(yi)
，並(bing)在(zai)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)，實(shi)際(ji)微(wei)乎(hu)其(qi)微(wei)。當(dang)引(yin)入(ru)一(yi)個(ge)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu) REXT 時
，在最壞情況下
，內部電阻和 REXT 的增益漂移會朝相反方向變化並對係統增加二次誤差。例如
，如果用戶希望在 1000V 器件上檢測 1200V 電壓，該用戶可以考慮以下演示：

圖 7：增益誤差電阻分壓器變化原理圖

案例 1：在 1000V 器件上檢測 1000V (AMC0381R10)：

對於 1000V 器件：RHV = 12.5MΩ；RSNS = 12.5kΩ。集成電阻容差為 ±20%。高壓和低壓電阻 RHV 和 RSNS 朝相同方向漂移。SNSP 引腳上的標稱電阻分壓器電壓：

SNSP 引腳上的最大電阻分壓器電壓：

輸出基準增益誤差：

如ru果guo未wei能neng充chong分fen擴kuo大da滿man量liang程cheng輸shu入ru範fan圍wei，則ze會hui導dao致zhi失shi調tiao電dian壓ya誤wu差cha，進jin而er造zao成cheng更geng大da的de滿man量liang程cheng誤wu差cha。有you關guan詳xiang細xi信xin息xi
，請qing參can閱yue隔ge離li式shi電dian壓ya檢jian測ce計ji算suan器qi。

案例 2：使用 1000V 器件 (AMC0381R10) 檢測 1200V：

對於 1000V 器件：RHV = 12.5MΩ；RSNS = 12.5kΩ。該設計需要在 SNSP 和 AGND 之間包含一個外部電阻 REXT。這可能會對係統造成二次誤差
，因此不建議這樣做。不得超過器件的絕對最大額定值。

集成電阻的容差為 ±20%，外部電阻的容差為 0.1%。在最壞情況下
，REXT 的漂移方向可能會與 RHV 和 RSNS 相反。SNSP 引腳上帶外部電阻的標稱電阻分壓器電壓：

SNSP 引腳上帶外部電阻的最大電阻分壓器電壓：

輸出基準增益誤差：

anyuanyangshiyongjichengdianzuqijianbuhuiyinrurenhekeceliangdaodezengyipiaoyi。tianjiayigewaibudianzulaishoudongtiaojiezhexieqijiandezengyikenenghuiyinruewaiwucha
，zuihuaiqingkuangxiahuiduizongxitongwuchazengjia 3.44% 的增益漂移誤差
，因此不建議這樣做。

5.完全集成電阻與附加外部電阻示例

圖 8：AMC038x 選擇樹

表 1：交流電壓檢測用例

表 2：直流電壓檢測用例

AM038x 器件器具有四個固定比率選項，可提供四個不同的輸入電壓範圍：400V、600V、1000V 和 1600V。這些器件還具有三種不同的輸出類型：差分模擬輸出
、單端模擬輸出和數字位流調製器輸出（圖 8）。這些器件通過雙極輸入選項（表 1）支持交流電壓檢測，通過直流輸入選項（表 2）支持直流電壓檢測。

總結

AMC038x 產品係列尺寸更小
、精度更高且易於集成，適用於各種應用的強大設計。集成高壓電阻可實現低於 1% 的行業領先精度，PCB 設計尺寸減小 50%，並且無需行末校準。這些改進大大提升了這些隔離式放大器和調製器在混合動力汽車、能源基礎設施和電機驅動應用中的適用性。

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