對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行電氣隔離通常是可取的，在某些情況下甚至是法規(guī)強(qiáng)制要求或必要的?？煽康?a class="contentlabel" href="http://m.cqxgywz.com/tech/s/k/隔離">隔離可用于保持信號(hào)完整性、保障用戶安全，或兩者兼顧。

部分隔離電路必須處理寬范圍的電壓信號(hào)。另一些則針對(duì)服務(wù)器電源單元（PSU）和工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中電流檢測(cè)電阻兩端相對(duì)較低的毫伏級(jí)信號(hào)范圍做了專門優(yōu)化。

德州儀器（TI）的AMC0x02D 精密隔離放大器正是面向這一場(chǎng)景推出的產(chǎn)品，它具備差分輸入（±50 mV 輸入）和差分輸出。其輸入端經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可直接連接分流電阻或其他低阻抗信號(hào)源。電流檢測(cè)電阻與電路串聯(lián)，用于測(cè)量電流大小。通過(guò)測(cè)量電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的微小壓降，并依據(jù)歐姆定律，即可計(jì)算出電流值。

電流檢測(cè)放大器通過(guò)放大分流電阻輸出的微小電壓（通常在 10~100 mV 范圍）來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的精確測(cè)量。它們被用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)、電源管理和電池監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，同時(shí)提升安全性與效率。

TI 表示，為應(yīng)對(duì)這些系統(tǒng)中普遍存在的高電壓和噪聲，AMC0x02D 內(nèi)部的隔離柵將工作在不同共模電壓電平的系統(tǒng)區(qū)域隔離開來(lái)（見圖1）。

1. AMC0x02D精密放大器作為低電流感知電阻電壓與系統(tǒng)信號(hào)鏈其余部分之間的隔離接口。

TI 推出兩款規(guī)格完全相同，僅隔離等級(jí)和封裝尺寸不同的器件：

• AMC0202D：提供最高 3 kV RMS 隔離，封裝尺寸 4.9 × 6 mm

• AMC0302D：提供更高等級(jí)的增強(qiáng)型隔離，最高 5 kV RMS，封裝尺寸 5.85 × 11.5 mm

該隔離柵具有極強(qiáng)的抗磁場(chǎng)干擾能力，這一點(diǎn)在許多實(shí)際應(yīng)用中至關(guān)重要，包括工業(yè)級(jí)逆變器與電機(jī)、服務(wù)器電源以及功率因數(shù)校正（PFC）電路。

可靠性、耐用性與魯棒性：隔離式電流檢測(cè)放大器的關(guān)鍵特性

在低電平信號(hào)鏈分析和誤差預(yù)算中，直流參數(shù)始終是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。對(duì)于 AMC0x02D 而言，這些誤差指標(biāo)非常低：

• 最大失調(diào)誤差：僅 ±50 μV

• 其他最大額定值包括：

• 失調(diào)溫漂：±0.9 μV/°C

• 增益誤差：±0.2%

• 增益溫漂：±45 ppm/°C

• 非線性度：0.04%

器件的電源電壓范圍：輸入端（高壓側(cè)）和輸出端（低壓側(cè)）均為 3.0~5.5 V。

它在 -40°C 至 +125°C 的擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍內(nèi)均有完整規(guī)格定義。

該系列隔離放大器符合多項(xiàng)關(guān)鍵安全認(rèn)證，包括 DIN EN IEC 60747-17（VDE 0884-17）、UL1577，以及 CISPR-11 和 CISPR-25 電磁干擾（EMI）發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)。由于隔離資質(zhì)由 VDE 等機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格定義，TI 還為標(biāo)準(zhǔn)型和增強(qiáng)型隔離放大器提供了隔離電容壽命預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于非認(rèn)證或非隔離放大器而言，通常很少提供，甚至并非必需（見圖2）。

2. 由于嚴(yán)格的隔離電壓等級(jí)要求，數(shù)據(jù)手冊(cè)提供了基礎(chǔ)型和增強(qiáng)型的屏障壽命性能圖表。

該布局要求對(duì)解耦電容及器件所需的其他元件進(jìn)行關(guān)鍵位置（見圖3）。TI還為工程師提供了可用于完善電路的具體元件指導(dǎo)，并提供了典型電流傳感器到ADC信號(hào)鏈的示意圖。

3. 數(shù)據(jù)手冊(cè)還提供了保持隔離性能的PCB布局建議。

TI電流檢測(cè)放大器內(nèi)置的電容式隔離柵

低電平模擬信號(hào)的電氣隔離可通過(guò)光、電容、磁、射頻等原理實(shí)現(xiàn)，并輔以各類模擬與數(shù)字調(diào)制技術(shù)。在這些新型隔離放大器中，基于二氧化硅（SiO?）的電容式隔離柵實(shí)現(xiàn)了高等級(jí)的抗磁場(chǎng)干擾能力（見圖4）。該技術(shù)同樣是 TI 光耦替代器件的核心技術(shù)，相比傳統(tǒng)光耦，它能在高壓汽車與工業(yè)應(yīng)用中提升信號(hào)完整性并節(jié)省功耗。

4. AMC0x02D 等置放大器的工作原理是先將輸入信號(hào)數(shù)字化，然后利用開關(guān)鍵控技術(shù)將信號(hào)調(diào)制穿過(guò)二氧化硅電容勢(shì)壘，進(jìn)行后續(xù)解調(diào)。

AMC0x02D 隔離放大器的工作原理為：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后通過(guò)開關(guān)鍵控（OOK）將信號(hào)調(diào)制穿過(guò)二氧化硅電容隔離柵，隨后進(jìn)行解調(diào)。

TI 介紹，新型隔離放大器的輸入級(jí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)二階 ΔΣ（delta-sigma）調(diào)制器。該調(diào)制器采用開關(guān)鍵控（OOK）將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字比特流。該比特流穿過(guò)隔離柵，實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)與低壓側(cè)的傳輸。

在低壓側(cè)，接收并解調(diào)后的比特流經(jīng)四階模擬濾波器處理，輸出與輸入信號(hào)成比例的差分輸出信號(hào)。線性輸入電壓范圍為 ±50 mV，固定增益為 41 V/V。

AMC0x02D 傳輸通道經(jīng)過(guò)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 150 V/ns 的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），同時(shí)將高頻載波與收發(fā)器緩沖器開關(guān)引起的輻射發(fā)射控制在極低水平。

 46 頁(yè)的數(shù)據(jù)手冊(cè)包含工程師在電流檢測(cè)放大器中常見的所有詳細(xì)規(guī)格，包括熱降額、溫漂，以及在不同工作電壓和溫度下的各項(xiàng)性能指標(biāo)。此外，手冊(cè)還詳細(xì)說(shuō)明了隔離柵在不同條件下的性能，這是滿足安全規(guī)范要求所必需的內(nèi)容。器件的機(jī)械參數(shù)、封裝信息和 PCB 版圖尺寸等信息也一并提供。