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ZHCAEP1A October 2024 – December 2024 AMC0380D-Q1 , AMC0381D-Q1 , AMC0386-Q1

2.4 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范圍內的性能穩(wěn)定至關重要。要使電池在使用數年后仍可完全充滿電，必須實現電池的完全充電狀態(tài)。Ergo、更高精度和低使用壽命漂移直接有助于這些系統的持續(xù)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；但需要注意的是，這會重新引入在使用集成電阻器件時幾乎可以避免的溫度漂移和增益誤差。借助集成電阻，高壓和低壓電阻的增益漂移可以朝同一方向漂移，并在溫度范圍內保持穩(wěn)定，實際微乎其微。當引入一個外部電阻 R_EXT 時，在最壞情況下，內部電阻和 R_EXT 的增益漂移會朝相反方向變化并對系統增加二次誤差。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 2-7 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)：

對于 1000V 器件：R_HV = 12.5MΩ；R_SNS = 12.5kΩ

集成電阻容差為 ±20%。高壓和低壓電阻 R_HV 和 R_SNS 朝相同方向漂移。

SNSP 引腳上的標稱電阻分壓器電壓：

方程式 5.

V_{N O M} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S}}{R_{H V} + R_{S N S}}

方程式 6.

V_{N O M} = 1000 V \times \frac{12.5 k Ω}{12.5 M Ω + 12.5 k Ω} = 0.999 V

SNSP 引腳上的最大電阻分壓器電壓：

方程式 7.

V_{M A X} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S + 20 %}}{R_{H V + 20 %} + R_{S N S + 20 %}}

方程式 8.

V_{M A X} = 1000 V \times \frac{15.0 k Ω}{15.0 M Ω + 15.0 k Ω} = 0.999 V

輸出基準增益誤差：

方程式 9.

V_{G A I N ? E R R O R O U T P U T} = (V_{M A X} - V_{N O M}) \times V_{O U T P U T}

方程式 10.

V_{G A I N ? E R R O R O U T P U T} = (0.999 V - 0.999 V) \times 2 V = 0 V

方程式 11.

G a i n E r r o r % = \frac{V_{M A X} - V_{N O M}}{V_{N O M}} \times 100

方程式 12.

G a i n E r r o r % ? = \frac{0.999 V - 0.999 V}{0.999 V} \times 100 = 0 %

如果未能充分擴大滿量程輸入范圍，則會導致失調電壓誤差，進而造成更大的滿量程誤差。有關詳細信息，請參閱隔離式電壓檢測計算器。

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

對于 1000V 器件：R_HV = 12.5MΩ；R_SNS = 12.5kΩ

該設計需要在 SNSP 和 AGND 之間包含一個外部電阻 R_EXT。這可能會對系統造成二次誤差，因此不建議這樣做。不得超過器件的絕對最大額定值。

方程式 13.

\frac{R_{E X T} ∥ 12.5 k Ω}{12.5 M Ω + ? R_{E X T} ∥ 12.5 k Ω} = \frac{1}{1200}

方程式 14.

R_{E X T} = 62.8 k Ω

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，R_EXT 的漂移方向可能會與 R_HV 和 R_SNS 相反。

SNSP 引腳上帶外部電阻的標稱電阻分壓器電壓：

方程式 15.

V_{N O M} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S} ∥ R_{E X T}}{R_{H V} + R_{S N S} ∥ R_{E X T}}

方程式 16.

R_{S N S} ∥ R_{E X T} = \frac{12.5 k Ω \times 62.8 k Ω}{12.5 k Ω + 62.8 k Ω} = 10.4 k Ω

方程式 17.

V_{N O M} = 1200 V \times \frac{10.4 k Ω}{12.5 M Ω + 10.4 k Ω} = 1.00 V

SNSP 引腳上帶外部電阻的最大電阻分壓器電壓：

方程式 18.

V_{M A X} = V_{P E A K} \times \frac{R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %}}{R_{H V - 20 %} + R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %}}

方程式 19.

R_{S N S - 20 %} ∥ R_{E X T + 0.1 %} = \frac{10.0 k Ω \times 62.9 k Ω}{10.0 k Ω + 62.9 k Ω} = 8.63 k Ω

方程式 20.

V_{M A X} = 1200 V \times \frac{8.63 k Ω}{10.0 M Ω + 8.63 k Ω} = 1.03 V

輸出基準增益誤差：

方程式 21.

V_{G A I N ? E R R O R O U T P U T} = (1.03 V - 1.00 V) \times 2 V = 0.069 V

方程式 22.

G a i n E r r o r % ? = \frac{1.03 V - 1.00 V}{1.00 V} \times 100 = 3.44 %

按原樣使用集成電阻器件不會引入任何可測量到的增益漂移。添加一個外部電阻來手動調節(jié)這些器件的增益可能會引入額外誤差，最壞情況下會對總系統誤差增加 3.44% 的增益漂移誤差，因此不建議這樣做。