안녕하세요.
이번 글은 고전압 전류를 측정할 수 있는 센서인 TI 사의 AMC1301-Q1 소자에 대하여 간단하게 글을 작성하고자 합니다.
요즘 많은 전기차가 나오고 있죠? 전기차들은 대용량 배터리를 탑재하고 있고 해당 전력을 사용하여 자동차를 운행합니다.
대용량 배터리를 위해서는 기존에 사용하던 12V 배터리가 아닌 고전압 배터리를 사용합니다.
이러한 고전압 배터리를 센싱하고 제어하기 위해서는 고전압과 고전압의 전류를 센싱할 수 있는 소자가 사용되겠죠?
이번에 작성하는 글은 이러한 여러 소자 중 한가지 소자에 대해 알아보고자 합니다.
글의 순서는 아래와 같습니다.
1. AMC1301-Q1 datasheet
2. AMC1301-Q1 회로 예제
3. AMC1301-Q1 power supply Recommendation
4. 결론
1. AMC1301-Q1 datasheet
우선 해당 소자의 데이터시트를 보도록 하겠습니다.
정식 데이터시트는 아래 링크를 통해 다운받으실 수 있습니다.
https://www.ti.com/product/AMC1301-Q1
AMC1301-Q1 data sheet, product information and support | TI.com
Simulation tool PSPICE-FOR-TI — PSpice® for TI design and simulation tool PSpice® for TI is a design and simulation environment that helps evaluate functionality of analog circuits. This full-featured, design and simulation suite uses an analog analysi
www.ti.com
그러면 AMC1301-Q1의 데이터시트에 대해서 간단히 보겠습니다.
해당 소자는 절연이 더 강화(?)된 절연 증폭기 입니다.
이 소자에 대한 특징을 아래와 같이 간략하게 나타낼 수 있을 것 같습니다.
1) 동작 온도 : -40℃ ~ 125℃
2) HBM : Classification Level 2
CDM : Classification Levle C6
3) Low Offset Error : +-200uV
4) 7000V_pk 절연 성능
5) 5000V_rms 절연 성능
6) 션트 저항을 이용하여 고전압 전류 센싱 or 저항 분배를 이용하여 고전압 센싱
2. AMC1301-Q1 회로 예제
다음은 해당 데이터시트에 있는 예제에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
아래 그림은 해당 데이터시트에 있는 예제입니다.
파란색으로 표기되어 있는 부분이 고전압의 전류가 흐르는 부분입니다.
고전압의 전류가 션트저항(R_shunt)에 흐르며 발생하는 저항에 인가되는 전압값을 받습니다.
1차측 내부는 아래 functional block diagram에서 알 수 있듯,
센싱한 고전압 전류 값을 내부 차동앰프에 거쳐 값을 추출합니다.
차동앰프를 사용하여 고전압과 1차측 전원을 절연시키고 원하는 값을 얻습니다.
그리고 해당 값을 내부 드라이버를 통해 2차 측(디지털 전원)으로 전달합니다.
이러한 형태로 고전압 측과 MCU 측의 절연을 이루고 MCU에 센싱 값을 전달하게 됩니다.
3. AMC1301-Q1 power supply Recommendation
다음은 데이터시트 내부에 있는 AMC1301-Q1의 전원 설계 추천 방안입니다.
고전압을 담당하는 1차측의 전원을 위해서 floating 전원을 사용합니다.
해당 전원을 이용하여 VDD1의 전원을 만들어야합니다. 해당 소자의 VDD1 전원은 3.3V or 5V이므로 제너다이오드를 사용하거나 LDO를 사용해야합니다.
일반적으로 HW설계는 가장 값싸게 설계를 진행해야하기 때문에 제너다이오드를 이용하여 전압 레귤레이터를 아래 사진과 같이 설계합니다.
그리고 전원 경로에서 발생하는 노이즈와 디지털 출력의 노이즈를 감소시키기 위해 low ESR 커패시터를 pin과 근접하게 디자인해야합니다. 그렇지 않으면, 노이즈에 취약하고 EMC 또는 순간적인 전원 혹은 부하 변동으로 인해 발생하는 노이즈에 인하여 잘못된 값이 추출될 수도 있습니다.
4. 결론
AMC1301-Q1은 고전압 전류 또는 고전압을 센싱하여 MCU에 오차가 적은 전압을 인가해줄 수 있는 소자 입니다.
높은 절연능력을 갖고 있으며 간단한 구조로 쉽게 고전압 전압, 전류를 센싱할 수 있습니다.
해당 소자와 같은 다른 전압, 전류 센서들이 있으며 거의 유사한 구조의 형태입니다.
이러한 전압, 전류 센싱 소자를 처음 접하시는 분들이 위의 구조를 이해하고 진행한다면 다른 소자들도 쉽게 이해하실 수 있을 것 입니다.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다!
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