차량용 및 산업용 애플리케이션에 걸쳐 더 많은 재생 가능한 에너지원을 하베스팅해야 하는 수요가 증가함에 따라 작고, 효율적이며, 정확하고, 비용 효율적인 전력 컨버터 및 모터 컨트롤러에 대한 필요성이 전례 없는 속도로 증가하고 있습니다.

고전압을 측정하기 위한 정확한 절연 전압 감지는 전기 공학적으로 중요한 과제이며, 전압은 점점 더 높아지고 있습니다. DC 전압은 400V_DC에서 800V_DC로, 그리고 최대 1,500V_DC까지 증가하고 있습니다. 소비자를 위한 경제성 또한 점점 더 중요해지고 있으며, 크기 최적화는 더 큰 혁신을 추구합니다. 따라서 오늘날의 요구 사항을 충족하는 정밀하고 크기에 최적화된 갈바닉 절연 전압 감지 장치가 필수가 되고 있습니다.

자동차 제조업체는 매년 더 긴 주행 거리(400마일 이상)를 지원하고 더 나은 운행 안전성을 제공하면서 경제성을 유지하는 전기 자동차(EV)를 개발하겠다는 목표를 제시합니다. 통합 절연 DC 전압 감지 장치는 온보드 충전기, DC/DC 컨버터 및 배터리 관리 시스템에서 DC 배터리 전압의 1% 미만의 정확도 오류를 제공함으로써 DC 전압 측정을 극대화하고 주행 범위를 늘릴 수 있습니다. 통합된 절연 AC 전압 감지 장치는 소형 집적 회로(IC) 내에서 단상 또는 3상 AC 그리드 전압을 정확하게 측정하여 전압 레벨의 그리드 사용을 극대화할 수 있습니다. AC 및 DC 절연 전압 감지 장치는 모두 기능 오류를 감지하고 운전자에게 알려 작동 안전을 제공할 수 있습니다. 또한 AC 및 DC 절연 전압 감지 장치는 외부 부품을 단일 IC에 통합하여 경제성을 높일 수 있으므로 설계자가 보다 에너지 효율적인 설계로 출시 기간을 단축할 수 있습니다.

스마트 에너지 인프라에서 첨단 통합을 지원하는 절연 전압 감지 장치는 DC 및 AC 충전기, 에너지 저장 시스템 및 태양광 인버터에서 비용 절감과 전력 밀도를 높일 수 있습니다. 이러한 절연 전압 감지 장치는 또한 1% 미만의 정확도 오류로 고정밀 전압 측정을 가능하게 하여 보다 정밀한 전력 공급과 더 낮은 전력 손실을 가능하게 합니다. 향상된 효율성으로 인해 비용 절감을 소비자에게 전달할 수 있습니다.

에너지 인프라 애플리케이션에는 AC 및 DC 전압 측정이 모두 필요합니다.

AC 전압 감지의 경우 정확한 절연 전압 센서를 통해 그리드 전압을 보다 정확하게 측정할 수 있습니다. 이는 역률 보정을 수행하기 위해 각 전압 간의 위상 차이를 알아야 하기 때문에 전력 컨버터에 중요합니다. 인버터 모드에서 절연 전압 센서는 부하, 그리드 또는 둘 다에 정밀한 전압 레벨을 제공합니다.

DC 전압 감지의 경우, 정확한 절연 전압 센서는 배터리를 최종 전압으로 충전할 때 정전압 단계에서 배터리 손상 없이 더 빠르게 충전할 수 있도록 도와줍니다.

그림 1에서는 전기자동차 및 에너지 인프라에서 절연 전압 감지가 발생하는 예를 보여줍니다.

산업용 모터 드라이브 및 차량용 트랙션 인버터를 비롯한 오늘날의 모터 제어 애플리케이션에서 DC 전압 보다 정확한 측정에 대한 요구가 증가하고 있습니다. 고정밀, 소형 IC는 더 효율적인 DC 측정을 가능하게 하며, PCB(인쇄 회로 보드)에 많은 공간을 차지하지 않습니다. 이는 모터 제어 애플리케이션의 두 가지 과제입니다.

TI에서는 시장 문제를 해결하고 더 효율적이고, 비용 효율적이며, 정확한 전력 변환 및 모터 제어 시스템을 가능하게 하는 제품 개발에 중점을 두고 있습니다. TI는 통합 고전압 레지스터 및 단일 종단 출력 장치를 포함한 2가지의 새로운 절연 전압 감지 기술을 개발했습니다.

갈바닉 절연 전압 센서 증폭기 및 모듈레이터로 구성된 AMC0380D04-Q1, AMC0381D10-Q1 및 AMC0386M10-Q1 제품군은 고전압 저항 디바이더를 통합하여 전압을 ±1V 또는 0V~2V 레벨로 낮추기 위해 크고 비싼 외부 저항이 필요하지 않습니다. 독립형 고전압 저항은 전압을 스텝다운하고 시스템의 절연 등급을 유지하기 위해 최대 15개의 고전압 저항이 필요할 수 있으므로 PCB에서 많은 공간을 차지할 수 있습니다. 독립형 고전압 저항은 또한 측정 오류, 수명 드리프트 및 온도 드리프트의 중요한 원인이며, 라인 종료 보정이 필요합니다.

보드 공간을 절약하는 데 있어 AMC0380D04-Q1 ± 400V_AC 입력 절연 증폭기인 AMC0381D10-Q1 1,000V_DC 입력 절연 증폭기와 AMC0386M10-Q1 ±1,000V_AC 입력 절연 변조기는 그림 2에서 보다시피 외부 고전압 저항이 필요하지 않아 시스템 수준 비용을 절감하고 솔루션 크기를 최대 50%까지 줄입니다.

고 전압 저항기를 절연 전압 감지 장치에 통합하면 큰 저항 래더가 필요하지 않습니다. 또한 공장에서 AMC0380D04-Q1, AMC0381D10-Q1 및 AMC038610-Q1에 대한 내부 저항의 게인 오류를 보정하여 시스템 수준 보정이 필요하지 않게 되었으며, 이를 통해 제조 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

또한 이러한 장치는 정확도 향상을 통해 시스템 효율성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 통합 디바이더는 개별 저항에 비해 매우 낮은 온도와 수명 드리프트를 특징으로 하여 1% 미만의 정확도로 전압 측정을 지원합니다.

통합 저항 장치에 대한 자세한 내용은 애플리케이션 노트, 고전압 레지스터 절연 증폭기 및 모듈레이터를 사용한 향상된 정확도 및 성능을 참조하십시오.