Zesilovač, nebo modulátor? S novinkami Si89xx především oddělujeme

Při měření napětí a proudu si mnohdy vystačíme s naprostými základy. Jakmile se ale jednou začneme pohybovat v širším teplotním rozsahu a bude se od nás vyžadovat i bezpečné oddělení mezi vstupy a výstupy, musíme zbystřit. Správná volba polovodičové základny naštěstí ušetří spoustu práce.

Již ve třetí generaci

Pokud hledáte robustní izolované zesilovače určené ke snímání proudu nebo měření napětí, příp. pro stejné účely zvažujete rovnou nasazení modulátorů delta-sigma (DSM), neměla by vám uniknout aktuální nabídka od společnosti Silicon Labs. Výrobce, který se v případě své technologie galvanického oddělování pyšní v pořadí již třetí generací, vše dokládá rodinou integrovaných obvodů Si89xx představených letos v březnu [1]. Celkem čtyři produktové řady mají namířeno do světa nabíjení a dohledu nad bateriemi v elektrovozidlech, DC/DC měničů, motorů, solárních systémů i větrných turbín a mnoha dalších aplikací vyžadujících precizní měření s opravdu nízkým teplotním driftem. Smysl spočívá nejen v přesném řízení výkonu nebo dalším navyšování účinnosti, ale také rychlých reakcích systémového kontroléru na vzniklé poruchy či změnu zatížení.

Ať je z čeho vybírat

Skupinu obvodů Si8921/22 tvoří tradiční izolované zesilovače sloužící ke snímání proudu. Jejich nízkonapěťový rozdílový vstup je ideálním řešením pro zkoumání úbytku napětí na bočníku, resp. všude tam, kde potřebujeme oddělit odporový senzor od řídicího systému. Na obr. 2 sledujeme verzi s rozdílovým výstupem, který však může být i jednoduchý (single-ended). Volíme zde mezi vstupním rozsahem ±62,5 mV a ±250 mV, přičemž dvěma různým provedením typu SOIC s osmi vývody odpovídá dle UL1577 i podpora pro 5,0 kV_RMS, resp. jen 2,5 kV_RMS. Stejný obrázek pak zachycuje i zástupce obdobně řešených prvků sloužících k měření napětí. Obvody Si8931/32 zde zpracují jmenovitý vstupní rozsah od nuly až do 2,5 V, kterému na opačné straně znovu odpovídá rozdílový nebo v našem případě jednoduchý výstupní signál.

To se již ale dostáváme mezi modulátory DSM zobrazené na posledním obrázku. Struktury Si8935/36/37 výrobce vyhrazuje pro napětí a logicky navazující varianty Si8941/46/47 pak ještě jednou zkoumání proudu. Rozsahy zůstávají, ale do hry zde nyní vstupuje interní, resp. vnější takt až 25 MHz. Všechny prvky rodiny Si89xx [2] pracují s CMTI (common-mode transient immunity) na úrovni 75 kV/μs a v případě, že na vyšší straně nedojde k detekci napájecího napětí, uvědomí host kontrolér. Typický vstupní offset může dosahovat jen ±40 μV, chyba zesílení ±0,1 %, offset pak s každým stupněm Celsia „ujede“ třeba o ±0,15 μV, zisk bude stejně tak zatížen –4 ppm/°C, a pokud jde o SNR, vzdálíme od sebe signál a šum klidně až o 90 dB (Si894x). Vzorky obvodů dostaneme již nyní, nicméně větší série nebudou dříve než ve třetím čtvrtletí.