原標(biāo)題：利用單電源隔離放大器和ADC簡化隔離電流和電壓感應(yīng)設(shè)計

利用單電源隔離放大器和ADC可以顯著簡化隔離電流和電壓感應(yīng)設(shè)計，以下是對此設(shè)計的詳細(xì)分析：

一、設(shè)計背景與需求

在許多系統(tǒng)中，如電機驅(qū)動器、太陽能逆變器、DC充電站、工業(yè)機器人、不間斷電源、牽引逆變器、車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器等，都需要通過隔離勢壘將電流和電壓信息從一個電源域傳輸?shù)搅硪粋€電源域，以便進(jìn)行監(jiān)視和控制。電流隔離在這些應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用，它有助于保護人員、抗噪以及處理子系統(tǒng)之間的接地電位差。

二、傳統(tǒng)設(shè)計的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)上，為隔離放大器或ADC供電需要兩個電源：高側(cè)電源和低側(cè)電源。低壓側(cè)通常由為數(shù)字控制器供電的相同電源供電，但許多系統(tǒng)的高側(cè)沒有可用的電源。這就意味著必須在高側(cè)設(shè)計分立的隔離電源，這會增加解決方案尺寸、物料清單（BOM）數(shù)量和解決方案成本，從而增加設(shè)計和印刷電路板（PCB）布局的復(fù)雜性。

三、單電源隔離放大器和ADC的優(yōu)勢

為了解決上述挑戰(zhàn)，開發(fā)了一系列可使用低側(cè)電源工作的隔離放大器和ADC。這些新器件包括一個全集成DC/DC轉(zhuǎn)換器級，可在內(nèi)部產(chǎn)生高側(cè)電源。這種設(shè)計帶來了以下優(yōu)勢：

1. 尺寸更小：集成的DC/DC轉(zhuǎn)換器不再需要分立電源（如專用隔離電源）以及專用變壓器、變壓器驅(qū)動器和LDO的組合，從而實現(xiàn)了更緊湊的系統(tǒng)設(shè)計。

2. 成本更低：減少了BOM數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本。

3. 設(shè)計簡化：有助于簡化設(shè)計和布局，無需擔(dān)心是否能夠使用高側(cè)電源，可更輕松地設(shè)計基于分流器的高精度電流和電壓感應(yīng)。

4. 布線優(yōu)化：通過消除對集中式電源的需求，可借助模塊化PCB設(shè)計實現(xiàn)更高的復(fù)用率，實現(xiàn)具有更少走線和更少電源布線的雙層電路板設(shè)計。

5. 降低設(shè)計復(fù)雜性：在無共用中性線的多相系統(tǒng)中進(jìn)行相間電壓測量時，可以降低設(shè)計復(fù)雜性。

6. 分流器布置的靈活性：由于采用了集成電源，寄生電感不會影響測量精度，使得分流器布置更加靈活。

四、具體應(yīng)用實例

以AMC3301系列為例，該系列包括多種型號的隔離放大器和ADC，如AMC3301（±250mV輸入增強型隔離放大器）、AMC3301-Q1（汽車電子理事會AEC-Q100認(rèn)證的±250mV輸入增強型隔離放大器）、AMC3302（±50mV輸入增強型隔離放大器）等。這些器件都采用了單電源設(shè)計，并集成了DC/DC轉(zhuǎn)換器，從而實現(xiàn)了上述優(yōu)勢。

五、結(jié)論

綜上所述，利用單電源隔離放大器和ADC可以顯著簡化隔離電流和電壓感應(yīng)設(shè)計，降低系統(tǒng)成本，提高設(shè)計靈活性，并優(yōu)化布線。這些優(yōu)勢使得單電源隔離放大器和ADC成為許多應(yīng)用中的理想選擇。