标签: MVS7200

概述 MVS7200 是基于分流电阻的电流检测而优化 的高精度隔离式放大器。为连接到电流分流电阻提供了差分的低压输入，使得控制器能够精确测量高压线路上的电流，同时维持最佳的电气隔离。 MVS7200 器件采用二氧化硅 （ SiO 2 ） 作为隔离层，支持符合 UL 1577认证的电气隔离高达3750 V RMS 或 5000 V RMS 。该技术将高低压域分开从而防止低压器件被损坏，同时提供低辐射和高磁场抗扰度。高共模瞬态抗扰度（ CMTI）意味着MVS7200器件在隔离层之间正确的传递信号，与其他隔离技术相比，该技术具有更高的性能，媲美TI品牌 AMC1200 、 AVAGO品牌 HCPL-7840 、 TOSHIBA品牌 TLP7920 、 SILICON品牌 SI8920 等 竞争对手的数字隔离器，为需要高压保护的系统设计提供了更高的浪涌性能、可靠性、集成度和一流的安全性。 MVS7200 器件具有可靠隔离、较高频宽和最低信号传输延迟的隔离电流感测放大器，可确保快速、准确的直流电流测量，以及准确呈现主信号和谐波信号，并支援高达 5KV隔离承受能力和1200V的工作电压，同时提供更宽的工作温度范围、更佳的杂讯抑制和更长的使用寿命。 MVS7200 隔离通道框图 产品特性 • 差分输入电压范围： ±250 mV • 固定初始增益： 8 • 低输入失调和温漂： 2 5 ° C 时 ± 1 m V （ 最大值 ） ， ± 4 μV/°C（ 最大值 ） • 低增益误差和温漂： 2 5 °C 时 ± 0 . 5 % （ 最大值 ） ， ± 50 ppm / ° C （ 最大值 ） • 低非线性度和温漂： 额定范围内 0 . 0 1 % （ 典型值 ） ， ±1 ppm / ° C （ 典型 值） • 高边和低边均支持 3.3 V 和 5 V 供电电压 • 高共模瞬态抗扰度： ±150 kV/µs（ 典型值 ） • 宽工作温度范围： –40°C 到 125°C MVS7200 简化电路图 应用 • 工业电机控制和驱动 • 隔离式开关电源 • UPS不间断电源 • 工业和可再生能源逆变器 • 通用电流检测和监控 • 通用模拟信号隔离 • 开关电源信号隔离 • 白色家电中的变速电机控制 • 汽车电池和电机 /光伏逆变器系统 MVS7200 隔离电性参数 MVS7200 引脚功能描述

电流检测通常用于高压系统中的过电流保护、监控和诊断以及闭环控制。电流检测通常需要高精度的负载监测和控制，以较大限度地提高效率。例如，功率因数校正电路需要精确地检测交流电流，以提高系统效率并监控能耗。高压电机还需要精确的电机相线电流感测，以便精确控制电机的扭矩。由于每个系统的特性会有许多不同的要求 。 在高压系统中，信号和电源隔离有助于保护人员和关键电路免受高压交流或直流电源和负载的影响。随着系统集成了更多的电气功能，人们目前正在努力进一步缩小这些系统的体积。在缩小体积的同时如何降低系统成本和设计复杂度，并维持系统的高性能，对工程师来讲是一个全新的挑战。 本文整合了在电机领域选用到的常规隔离放大器，简单阐述了参数对比及介绍了型号 MVS7200的应用场合。 选型参数替换对比图 MVS7200 具有可靠隔离、较高频宽和较低讯号传输延迟使得它成为电机驱动系统（交流和无刷直流电机驱动器，伺服电机驱动器）、工业变频器、太阳能逆变器、风力发电机、电源转换器等设计应用于电子驱动器等电子功率转换器应用中的电流检测和可再生能源系统的最佳隔离电流分流测量解决方案。在典型的电机驱动程序中， MVS7200 可检测到电机电流通过外部电阻所产生的模拟电压降，隔离屏障的另一端则产生差分正比于电机电流的差分输出电压。 该器件高达 ±150 kV/µs（ 典型值 ） 的共模瞬变抑制能力可在高噪声的电机控制环境下检测电机电流所需的精度和稳定性，可减少各类不同的电机控制应用中的转矩波动。并可确保在要求严苛的工业应用获得可靠、准确的电流数据，器件内部输入共模过压和高边电源丢失检测功能有助于故障诊断和系统安全。 MVS7200 是基于分流电阻的电流检测而优化的高精度隔离式放大器。 可 媲美 TI品牌 AMC1200 、 AMC1100、AVAGO品牌 HCPL-7840 、 HCPL-7800 等 竞争对手的数字隔离器，为需要高压保护的系统设计提供了更高的浪涌性能、可靠性、集成度和一流的安全性。 MVS7200 简化电路图 应用 • 工业电机控制和驱动 • 隔离式开关电源 • UPS不间断电源 • 工业和可再生能源逆变器 • 通用电流检测和监控 • 通用模拟信号隔离 • 开关电源信号隔离 • 白色家电中的变速电机控制 • 汽车电池和电机 /光伏逆变器系统

MVS7200 适用于电机控制的隔离放大器 MVS7200 具有可靠隔离、较高频宽和较低讯号传输延迟使得它成为电机驱动系统（交流和无刷直流电机驱动器，伺服电机驱动器）、工业变频器、太阳能逆变器、风力发电机、电源转换器等设计应用于电子驱动器等电子功率转换器应用中的电流检测和可再生能源系统的最佳隔离电流分流测量解决方案。在典型的电机驱动程序中， MVS7200 可检测到电机电流通过外部电阻所产生的模拟电压降，隔离屏障的另一端则产生差分正比于电机电流的差分输出电压。 MVS7200 外形图 电机驱动系统和光伏逆变器系统需要可靠的电流监视以及强大的抗噪性。与竞争对手 AVAGO品牌的HCPL-7840、HCPL-7800、ACPL-7900、TI品牌的AMC1200、AMC1100、SKYWORKS品牌的SI8920等产品相比， MVS7200 器件提供了高达 ±150 kV/µs（ 典型值 ） 的共模瞬变抗扰度（ CMTI）。该器件高达 ±150 kV/µs（ 典型值 ） 的共模瞬变抑制能力可在高噪声的电机控制环境下检测电机电流所需的精度和稳定性，可减少各类不同的电机控制应用中的转矩波动。并可确保在要求严苛的工业应用获得可靠、准确的电流数据，器件内部输入共模过压和高边电源丢失检测功能有助于故障诊断和系统安全。 共模抑制比测试电路 图 MVS7200 器件采用 5V单相电源供电，兼容于3.3V输出电压，具有出色的 低非线性度和温漂 ： 额定范围内 0 . 0 1 % （ 典型值 ） ， ±1 ppm / ° C （ 典型 值） 、 低输入失调 电压 和温漂： 2 5 ° C 时 ± 1 m V （ 最大值 ） ， ± 4 μV/°C（ 最大值 ） 、低增益误差和温漂： 2 5 °C 时 ± 0 . 5 % （ 最大值 ） ， ± 50 ppm / ° C （ 最大值 ） 和 68 dB 信噪比SNR的动态性能。凭借310KHz带宽，1.2 µs 的快速响应时间、 高达 ±150 kV/µs（ 典型值 ） 的共模瞬变抗扰度（ CMTI）可捕获短路和过载情况下的瞬变。 MVS7200功能框图 MVS7200 电气特性图 应用 • 工业电机控制和驱动 • 隔离式开关电源 • UPS不间断电源 • 工业和可再生能源逆变器 • 通用电流检测和监控 • 通用模拟信号隔离 • 开关电源信号隔离 • 白色家电中的变速电机控制 • 汽车电池和电机 /光伏逆变器系统 电流检测的典型应用 电流检测的典型应用 电路 图 电流检测的典型应用如上图所示， MVS7200器件被用来放大分流电阻 （ R shunt ） 上的压降，然后将其传输至低压侧供控制电路处理。 MVS7200的差分输入和高CMTI共模 瞬变抑制能力确保在诸如工业电机驱动等高噪声、高功率开关应用中可靠和准确地测量。在开关时 R shunt 到 PGND的电压可以从0V变化到高母线电压，因此隔离是必须的。MVS7200器件支持高达3750 V RMS （ MVS7200UR）或5000 V RMS （ MVS7200GR）的电气隔离，因此十分适合高压工业应用场合。 在三相电机驱动应用中，上述电路可以被重复三次，每次对应一个相电流的测量。 选择合适的 R shunt 分流电阻值的选择是功耗和测量精度之间的一种折中。小的电阻值可以减少功耗，而大的电阻值能充分利用 Sigma-Delta调制器满量程输入范围内的全部性能。 考虑下列两个限制条件来选择合适的分流电阻的值： * 由标称测量电流在 R shunt 上产生的压降在额定线性差分输入范围（ V FSR ）内。 * 由最大允许的电流在 R shunt 上产生的压降一定不能超过满量程输入电压范围（ V clipping ）。 为了获得最好的性能，将分流电阻尽可能放在靠近 MVS7200的输入的位置并且保持输入连接布线的对称性。这确保发生在高边的噪声同等耦合到输入端并作为共模信号被抑制。推荐在 R shunt 和 MVS7200的输入之间采用开尔文连接，从而消除走线和引脚上的压降的影响。 输入滤波器 MVS7200的典型输入带是1MHZ。一阶无源RC低通滤波器可以被放置在 R shunt 和器件的输入之间来缩窄带宽。选择 R 1 =R 2 =10Ω和C 1 =20nF可以提供大概400KHz的截止频率。R 1 和 R 2 应该选择比 MVS7200的输入电阻小得多的值来减少增益误差。 电源供电推荐 MVS7200的高边电源供电可以通过使用齐纳二极管（D 1 ）直接从高边栅极驱动的电源产生 3.3V或5V（ ± 10%）电压。推荐在离MVS7200的VDD1引脚尽可能近的位置放置0.1uF低等效串联电阻的解耦电容（C 2 ）。额外电容（ C 3 ）被推荐用来更好地对高边供电路径进行滤波，其值可以从 2.2uF到10uF的范围内选择。 类似的， 0.1uF解耦电容（C 4 ）和从 2.2uF到10uF的电容（C 5 ）应该放置在离 MVS7200的VDD2引脚尽可能近的位置来对低边供电路径进行滤波。 输出滤波器 另一个一阶无源 RC低通滤波器可以放置在MVS7200的输出和ADC之间来满足潜在的抗混叠滤波的要求。该滤波器的特性由ADC的结构和采用频率决定。选择R 4 =R 5 =4.7K Ω和C 6 =180pF可以提供大概94KHz的截止频率。 电压检测的误差分析 如下图所示， MVS7200也可以被用在电压检测的应用中。电阻R 11 、 R 21 和 R 31 组成电阻分压网络来缩小母线高压。 R 11 和 R 21 的值通常比 R 31 大很多，保证 MVS7200的输入电压在额定范围内。 在 MVS7200中，电阻R 41 和 R 51 （或 R 42 和 R 52 ）被用来设定前段运放的增益。典型值是 R 41 =R 42 =12.5KΩ和R 51 =R 52 =50KΩ。电阻R 61 和 R 62 被用来检测 MVS7200的输入共模电压，典型值是R 61 =R 62 =100KΩ。 首先考虑 R 32 未使用的情况。 MVS7200在这些应用中会产生额外的增益误差和失调。一方面，MVS7200有限的输入阻抗和外部检测电阻R 31 并联，导致阻抗变化继而产生额外的增益误差。另一方面， MVS7200的前端差分运放的输出共模电压V cm 偏置在 1.875V，会产生偏置电流I INP 和 I INN 流过前端电阻网络。偏置电流 I INP 同时流过 R 31 ，而 I INN 在没有 R 32 的情况下直接流向 PGND，会导致不平衡继而产生额外的失调。 为了消除偏置电流的影响，和检测电阻 R 31 相同阻值的电阻 R 32 被推荐在 V INN 和 PGND之间。电阻R 31 会带来额外的增益误差 E GA ，如式 1计算所得。 式1：E GA =R 31 /(R 31 +R 41 ) 为了减小上述增益误差， R 31 的值（相比于 R 41 ）应该选取得尽可能小。该增益误差也可以在系统级别的增益修调中减小。 电压检测的典型应用电路图