参考資料
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Analog Engineer's Circuit

絶縁型過電流保護回路

Data Converters
設計目標
公称電流

過電流レベル

ハイサイド電源

ローサイド電源

過渡応答時間50 A

55 A

3 V～27 V

2.7 V～5.5V≦ 1000ns

設計の説明
この高速な絶縁型双方向過電流検出回路は、AMC23C12 を使って実装されています。AMC23C12 は、絶縁型ウィンドウ コンパレータと、固定の内部高精度電流源とユーザー選択可能な抵抗によって調整できるスレッショルド レベルとを特長としています。この回路は、過電流状況を素早く検出し、モーター制御、トラクション インバータ、その他の産業用制御システムで使用される高速スイッチのパルス幅変調 (PWM) 制御をコントローラが無効化できるように設計されています。
AMC23C12VDD1LDOISOURCE

Isolation Barrier+R1
REF
R2–

Digital Control

100 µA
IN

SHUNT

VDD2

LATCH

OUT

GND2

GND1過電流保護回路図
デザイン ノート
1. 誤差ができるだけ小さくなるように、高精度シャント抵抗 (R1) とスレッショルド設定抵抗 (R2) を選択します。
2. AMC23C12 には、最大 27V のゲート駆動電源またはハイサイド補助電源から電力を供給します。
3. ウィンドウ コンパレータ動作モードを使って、公称電流制限値および過電流制限値と一致するようにシャント抵抗およびスレッショルド設定抵抗を選択します。

JAJA770 – MARCH 2022

絶縁型過電流保護回路

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設計手順
1. 公称電流レベルに基づいてシャント抵抗のサイズを決定します。入力ピンが 50mV になるように、シャント抵抗のサイズを設定します。
mV
R1 = 5050 A = 1 . 0 mΩ

2. 内部 100µA 電流源と目標トリップ レベル (55A、ウィンドウ コンパレータの入力の 1mΩ シャントで 55mV) を使用して、目的の電流トリップ レベルに基づいて、R2 の値を決定します。
55 mV
R2 = 100
μA = 550 Ω• アナログ技術者向けカリキュレータを使い、550Ω に最も近い E96 抵抗値として 549Ω が求まります。
3. 任意 - 推奨動作電源電圧よりも高い電圧から AMC23C12 を保護するため、27V のツェナー ダイオードを選択します。
AMC23C12LDOISOURCE± 50A

Isolation Barrier

100 µA+R1 1 m

R2 549

REF–OUT

Digital Control

IN
SHUNT

VDD2
R3 4.9K

VDD1LATCH

GND2

GND1

修正された過電流保護回路図

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設計シミュレーション
以下の画像は過電流保護回路の SPICE シミュレーションです。このシミュレーションは、エッジ トリガまでの時間 (約360ns) を示しています。
60.00m

TIN-60.00m
3.31

Out

20.75m16.00mTime (s)0.00

32.00m

過電流保護シミュレーションの過渡応答
T60.00mIN0.00ab55 mV = 55 A

-60.00m
3.30

Out

1.65

tpL = 314.21 nS

0.00
6.000m6.001mTime (s)6.002m

過電流保護シミュレーションの過渡応答 - 立ち上がり

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T60.00mIN

0.00ab-55 mV = -55 A-60.00m
3.30

Out

1.65
tpH = 365.1 nS

0.006.000m

6.001m

6.002mTime (s)過電流保護シミュレーションの過渡応答 - 立ち下がり
設計結果
以下の画像は物理回路の波形キャプチャです。過電流保護回路の波形は、出力 (ライン 1) と入力 (ライン 3) との関係を示しています。過電流保護回路の波形 - 立ち上がりは、出力 (ライン 1) の立ち上がりエッジと、電流のトリガから出力までの遅延時間を示しています。過電流保護回路の波形 - 立ち下がりは、出力 (ライン 1) の立ち下がりエッジと、電流のトリガから出力までの遅延時間を示しています。

過電流保護回路の波形

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過電流保護回路の波形 - 立ち上がり

過電流保護回路の波形 - 立ち下がり

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使用デバイス
デバイス
AMC23C12

主な特長•

広いハイサイド電源電圧範囲：3V～27V•

ローサイド電源電圧範囲：2.7V～5.5V•

可変スレッショルド：

デバイス：AMC23C12
類似デバイス: 絶縁型アンプ–ウィンドウ コンパレータ モード：±20mV～±300mV–

正 (非反転) 入力を使用するコンパレータ モード：600mV～2.7V•

スレッショルド電圧調整のリファレンス：100µA、±2%•

トリップ スレッショルドの誤差：250mV のとき ±1% (最大値)•

伝搬遅延：290 ns (標準値)•「高 CMTI：55kV/µs (最小値)•

オプションのラッチ モードに対応したオープン ドレイン出力•

安全関連認証：•

デバイスのリンク

–DIN VDE V 0884-11 に準拠した強化絶縁耐圧：7000VPK–UL1577 に準拠した絶縁耐圧：5000VRMS (1 分間)

拡張産業温度範囲の全体にわたって完全に仕様を規定：-40℃～+125℃

設計の参照資料
テキサス・インスツルメンツの総合的な回路ライブラリについては、『アナログ エンジニア向け回路クックブック』を参照してください。
テキサス・インスツルメンツ、『AMC23C12 可変閾値電圧、ラッチ機能を有する高速応答、強化絶縁型ウィンドウ コンパレータ』データシート

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