汽車(chē)和工業(yè)終端設(shè)備，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、串式逆變器和機(jī)載充電器，在高電壓下運(yùn)行，不能安全地與人直接互動(dòng)。隔離電壓測(cè)量通過(guò)保護(hù)人類(lèi)免受高壓電路執(zhí)行一個(gè)功能的影響，有助于優(yōu)化操作和確保使用的安全性。設(shè)計(jì)用于高性能，隔離放大器傳輸電壓測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)隔離屏障。確定隔離放大器選擇的標(biāo)準(zhǔn)包括隔離規(guī)格、輸入電壓范圍、精度要求，以及您計(jì)劃如何為高壓側(cè)供電——這是測(cè)量值在應(yīng)用程序中的位置經(jīng)常會(huì)影響的。本文通過(guò)評(píng)估交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)端設(shè)備的三種常見(jiàn)電壓測(cè)量，指導(dǎo)選擇正確的隔離放大器。

　　輸入電壓范圍的選擇、精度要求和您所選擇的高壓側(cè)功率方法的選擇取決于在應(yīng)用程序中測(cè)量的電壓節(jié)點(diǎn)的位置。一個(gè)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化方框圖，其中有三個(gè)常見(jiàn)的電壓測(cè)量位置：左邊是交流電源，中間是直流連接，右邊是電機(jī)相位。隔離放大器由于其高精度和易于使用，是這些測(cè)量的優(yōu)良設(shè)備。

　　左側(cè)所示，在美國(guó)，交流電源的輸入通常被連接為一個(gè)三相中心接地的電力系統(tǒng)，電壓為120VRMS/208VRMS。在歐洲有230 VRMS/400 VRMS。這種電壓測(cè)量所需的精度通常很低，而且并不總是需要的。如果您要測(cè)量交流市電，請(qǐng)考慮具有雙極高阻抗輸入的設(shè)備，如TI的AMC1350或AMC3330。當(dāng)對(duì)中性電壓進(jìn)行三相交流電壓測(cè)量時(shí)，您可以使用單一的隔離電源供應(yīng)所有三個(gè)的隔離放大器進(jìn)行測(cè)量。在進(jìn)行三相交流電壓相相測(cè)量時(shí)，考慮使用集成C/直流轉(zhuǎn)換器的設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。

　　要計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的脈寬調(diào)制(PWM)占空比，通常需要測(cè)量直流鏈路電壓，其精度為1%或更高。

　　在制動(dòng)操作期間，直流連接電壓增加，需要主動(dòng)限制，例如通過(guò)打開(kāi)再生制動(dòng)器來(lái)保護(hù)功率級(jí)。低延遲測(cè)量為過(guò)電壓事件提供了更快的反應(yīng)時(shí)間，使系統(tǒng)運(yùn)行更接近其硬件的限制，使更緊密的設(shè)計(jì)邊際和更低的系統(tǒng)成本。這個(gè)直流鏈路電容通常是幾個(gè)100μF，在維修設(shè)備之前確定直流鏈路電容器是否已正確放電到安全水平，需要在低電壓(<100 V)下進(jìn)行精確測(cè)量。

　　此外，高分辨率的交流紋波測(cè)量允許一個(gè)連接的交流電源的相位檢測(cè)損失，潛在地消除了一個(gè)單獨(dú)的柵邊相位測(cè)量的需要。紋波電壓的頻率是60hz的360 Hz三相電機(jī)電壓或300 Hz為50-Hz的三相電機(jī)電壓，因?yàn)橛辛鶄€(gè)半波被糾正。在低負(fù)載下(當(dāng)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)時(shí))，紋波電壓的大小可以是非常低;因此，您可能更喜歡一個(gè)調(diào)制器的最高分辨率的測(cè)量。以獲取更多關(guān)于隔離放大器vs的信息。隔離調(diào)制器，見(jiàn)。具有單極輸入范圍的隔離放大器，如AMC1351(具有0至5V輸入范圍)或AMC1311(具有0到2V輸入范圍)是專(zhuān)門(mén)為直流鏈路電壓測(cè)量設(shè)計(jì)的。它們需要一個(gè)參考DCto的本地電源，的隔離變壓器電路。另一種方 法是使用集成DC/DC的AMC3330變換器

　　測(cè)量實(shí)際的相位電壓，而不是基于直流鏈路測(cè)量和PWM占空比來(lái)估計(jì)相位電壓，進(jìn)一步提高了無(wú)傳感器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的性能。直接測(cè)量相位電壓得到了更精確的結(jié)果，因?yàn)樗讼到y(tǒng)中的所有損失和PWM死時(shí)間失真的影響。一種方法是測(cè)量直流導(dǎo)軌的所有三個(gè)相，用三個(gè)單極輸入隔離放大器和一個(gè)隔離電源為所有三個(gè)隔離放大器的高側(cè)供電。另一種節(jié)省硬件成本的方法是只測(cè)量?jī)蓚€(gè)相對(duì)電壓并計(jì)算第三個(gè)電壓。這種方法只需要兩個(gè)隔離的放大器與雙極輸入范圍和在固件側(cè)最小的額外努力。這兩個(gè)測(cè)量是針對(duì)其中一個(gè)相位電壓進(jìn)行的，這需要供電的隔離來(lái)自頂部絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)的浮動(dòng)高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器電源的放大器。具有內(nèi)部DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)備，如AMC3330，極大地簡(jiǎn)化了電路，使額外的空間節(jié)省和更高的系統(tǒng)效率。

　　對(duì)于每一個(gè)電壓測(cè)量，電阻分頻器必須縮小高壓節(jié)點(diǎn)，以匹配隔離放大器[4]的輸入范圍。在設(shè)計(jì)一個(gè)電阻器分頻器電路時(shí)，有三個(gè)常見(jiàn)的挑戰(zhàn)：來(lái)自隔離放大器的輸入偏置電流，產(chǎn)生偏置誤差。傳感電阻與隔離放大器的輸入阻抗并行，降低了有效的傳感電阻并產(chǎn)生增益誤差。此外，由于過(guò)程的變化，隔離放大器的輸入阻抗可以在不同設(shè)備之間變化±20%，如果無(wú)法解釋?zhuān)瑢@示為增益誤差。電阻分頻器和隔離放大器的輸入阻抗中的溫度漂移。

　　從TI的隔離電壓傳感放大器線(xiàn)中選擇具有高輸入阻抗和可忽略輸入偏置電流的器件，大大減少了克服這些挑戰(zhàn)所需的努力;然而，可以使用輸入偏置電流[5]的低輸入阻抗隔離放大器設(shè)計(jì)高精度電壓測(cè)量電路。

　　輸入范圍的隔離放大器對(duì)輸入噪聲提供較低的靈敏度，并允許在低輸入電平下提供更高的精度。然而，較高的輸入電壓器件通常具有較低的輸入阻抗，如表1所示，并需要進(jìn)行增益校準(zhǔn)，以達(dá)到最高的精度水平。高阻抗輸入設(shè)備提供了更高的未校準(zhǔn)精度，并減少了設(shè)計(jì)工作量。

　　高阻抗電壓測(cè)量隔離放大器，允許您在成本、性能、易于實(shí)現(xiàn)和板空間之間做出正確的權(quán)衡，以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足您的要求，并滿(mǎn)足行業(yè)隔離性能標(biāo)準(zhǔn)。

　　內(nèi)容來(lái)源：逆變器的隔離電壓感應(yīng)