MVS7200適用于電機控制的隔離放大器

MVS7200具有可靠隔離、較高頻寬和較低訊號傳輸延遲使得它成為電機驅動系統(交流和無刷直流電機驅動器，伺服電機驅動器)、工業變頻器、太陽能逆變器、風力發電機、電源轉換器等設計應用于電子驅動器等電子功率轉換器應用中的電流檢測和可再生能源系統的最佳隔離電流分流測量解決方案。在典型的電機驅動程序中，MVS7200可檢測到電機電流通過外部電阻所產生的模擬電壓降，隔離屏障的另一端則產生差分正比于電機電流的差分輸出電壓。

電機驅動系統和光伏逆變器系統需要可靠的電流監視以及強大的抗噪性。與競爭對手AVAGO品牌的HCPL-7840、HCPL-7800、ACPL-7900、TI品牌的AMC1200、AMC1100、SKYWPRKS品牌的SI8920等產品相比，MVS7200器件提供了高達±150KV/us(典型值)的共模瞬變抗擾度(CMTI)。改器件高達±150KV/us(典型值)的共模瞬變抑制能力可在高噪聲的電機控制環境下檢測電機電流所需的精度和穩定性，可減少各類不同的電機控制應用中轉矩波動。并可確保在要求嚴苛的工業應用獲得可靠、準確的電流數據，器件內部輸入共模過壓和高邊電源丟失檢測功能有助于故障診斷和系統安全。

共模抑制比測試電路圖

共模抑制比測試電路圖

MVS7200器件采用5V單相電源供電，兼容于3.3V輸出電壓，具有出色的低非線性度和溫漂： 額定范圍內 0.01%(典型值)，±1 ppm/°C(典型值) 、低輸入失調電壓和溫漂：25°C 時±1 mV(最大值)，±4 μV/°C(最大值) 、低增益誤差和溫漂：25°C 時±0.5%(最大值)，±50 ppm/°C(最大值) 和68 dB 信噪比SNR的動態性能。憑借310KHz帶寬，1.2μs的快速響應時間、高達±150 kV/μs(典型值)的共模瞬變抗擾度(CMTI)可捕獲短路和過載情況下的瞬變。

MVS7200功能框圖

MVS7200功能框圖

MVS7200 電氣特性圖

MVS7200 電氣特性圖

應用

?工業電機控制和驅動

?隔離式開關電源

?UPS不間斷電源

?工業和可再生能源逆變器

?通用電流檢測和監控

?通用模擬信號隔離

?開關電源信號隔離

?白色家電中的變速電機控制

?汽車電池和電機/光伏逆變器系統

電流檢測的典型應用

電流檢測的典型應用電路圖

電流檢測的典型應用電路圖

電流檢測的典型應用如上圖所示，MVS7200器件被用來放大分流電阻(Rshunt)上的壓降，然后將其傳輸至低壓側供控制電路處理。MVS7200的差分輸入和高CMTI共模瞬變抑制能力確保在諸如工業電機驅動等高噪聲、高功率開關應用中可靠和準確地測量。在開關時Rshunt到PGND的電壓可以從0V變化到高母線電壓，因此隔離是必須的。MVS7200器件支持高達3750Vrms(MVS7200UR)或5000Vrms(MVS7200GR)的電氣隔離，因此十分適合高壓工業應用場合。

在三相電機驅動應用中，上述電路可以被重復三次，每次對應一個相電流的測量。

選擇合適的Rshunt

分流電阻值的選擇是功耗和測量精度之間的一種折中。小的電阻值可以減少功耗，而大的電阻值能充分利用Sigma-Delta調制器滿量程輸入范圍內的全部性能。

考慮下列兩個限制條件來選擇合適的分流電阻的值：

* 由標稱測量電流在Rshunt上產生的壓降在額定線性差分輸入范圍(Vfsr)內。

* 由最大允許的電流在Rshunt上產生的壓降一定不能超過滿量程輸入電壓范圍(Vclipping)。

為了獲得最好的性能，將分流電阻盡可能放在靠近MVS7200的輸入的位置并且保持輸入連接布線的對稱性。這確保發生在高邊的噪聲同等耦合到輸入端并作為共模信號被抑制。推薦在Rshunt和MVS7200的輸入之間采用開爾文連接，從而消除走線和引腳上的壓降的影響。

輸入濾波器

MVS7200的典型輸入帶是1MHZ。一階無源RC低通濾波器可以被放置在Rshunt和器件的輸入之間來縮窄帶寬。選擇R1=R2=10Ω和C1=20nF可以提供大概400KHz的截止頻率。R1和R2應該選擇比MVS7200的輸入電阻小得多的值來減少增益誤差。

電源供電推薦

MVS7200的高邊電源供電可以通過使用齊納二極管(D1)直接從高邊柵極驅動的電源產生3.3V或5V(±10%)電壓。推薦在離MVS7200的VDD1引腳盡可能近的位置放置0.1uF低等效串聯電阻的解耦電容(C2)。額外電容(C3)被推薦用來更好地對高邊供電路徑進行濾波，其值可以從2.2uF到10uF的范圍內選擇。

類似的，0.1uF解耦電容(C4)和從2.2uF到10uF的電容(C5)應該放置在離MVS7200的VDD2引腳盡可能近的位置來對低邊供電路徑進行濾波。 輸出濾波器。

另一個一階無源RC低通濾波器可以放置在MVS7200的輸出和ADC之間來滿足潛在的抗混疊濾波的要求。該濾波器的特性由ADC的結構和采用頻率決定。選擇R4=R5=4.7KΩ和C6=180pF可以提供大概94KHz的截止頻率。

電壓檢測的誤差分析

如下圖所示，MVS7200也可以被用在電壓檢測的應用中。電阻R11、R21和R31組成電阻分壓網絡來縮小母線高壓。R11和R21的值通常比R31大很多，保證MVS7200的輸入電壓在額定范圍內。

在MVS7200中，電阻R41和R51(或R42和R52)被用來設定前段運放的增益。典型值是R41=R42=12.5KΩ和R51=R52=50KΩ。電阻R61和R62被用來檢測MVS7200的輸入共模電壓，典型值是R61=R62=100KΩ。

首先考慮R32未使用的情況。MVS7200在這些應用中會產生額外的增益誤差和失調。一方面，MVS7200有限的輸入阻抗和外部檢測電阻R31并聯，導致阻抗變化繼而產生額外的增益誤差。另一方面，MVS7200的前端差分運放的輸出共模電壓Vcm偏置在1.875V，會產生偏置電流IINP和IINN流過前端電阻網絡。偏置電流IINP同時流過R31，而IINN在沒有R32的情況下直接流向PGND，會導致不平衡繼而產生額外的失調。

為了消除偏置電流的影響，和檢測電阻R31相同阻值的電阻R32被推薦在VINN和PGND之間。電阻R31會帶來額外的增益誤差EGA，如式1計算所得。

式1：EGA=R31/(R31+R41)

為了減小上述增益誤差，R31的值(相比于R41)應該選取得盡可能小。該增益誤差也可以在系統級別的增益修調中減小。

電壓檢測的典型應用電路圖

電壓檢測的典型應用電路圖

審核編輯：湯梓紅