該AMC130M02是一款精密、雙通道、數(shù)據(jù)和電源隔離、同步采樣、16位、增量σ（ΔΣ）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。該AMC130M02提供寬動(dòng)態(tài)范圍、低功耗和能量測量特定功能，專為電能計(jì)量和功率計(jì)量應(yīng)用而設(shè)計(jì)。由于該器件具有高輸入阻抗，ADC輸入可以直接連接到電阻-分壓器網(wǎng)絡(luò)或分流電流傳感器。
*附件：amc130m02.pdf

該AMC130M02具有完全集成的隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，允許從器件的低端進(jìn)行單電源作。增強(qiáng)型電容隔離柵已通過 VDE 0884-17 和 UL1577 認(rèn)證。該隔離柵將系統(tǒng)中在不同共模電壓電平下運(yùn)行的部件分開，并保護(hù)低壓部件免受損壞，使該AMC130M02成為使用并聯(lián)電流傳感器的多相電能計(jì)量應(yīng)用的絕佳選擇。

特性

• 兩個(gè)隔離式同步采樣ΔΣ ADC，帶差分輸入
• 單電源作（3.3 V 或 5 V），集成 DC/DC 轉(zhuǎn)換器
• 低 EMI：符合 CISPR-11 和 CISPR-25 標(biāo)準(zhǔn)
• 可編程數(shù)據(jù)速率高達(dá) 64 kSPS
• 可編程增益高達(dá) 128
• 低漂移內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源
• 具有循環(huán)冗余校驗(yàn) （CRC） 功能的 4 線 SPI 接口
• 安全相關(guān)認(rèn)證：
  • 7070V 峰值增強(qiáng)隔離，符合 DIN EN IEC 60747-17 （VDE 0884-17） 標(biāo)準(zhǔn)
  • 5000V RMS 隔離 1 分鐘，符合 UL1577 標(biāo)準(zhǔn)
• 封裝：20引腳寬體SOIC
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +125°C

參數(shù)

方框圖

AMC130M02 是德州儀器（Texas Instruments）推出的雙通道、16 位精度隔離式 ΔΣ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），集成隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器與低漂移基準(zhǔn)源，主打強(qiáng)隔離、高精度與低 EMI 特性，適配電能表、斷路器、電動(dòng)汽車充電站、電池管理系統(tǒng)等對(duì)電氣隔離與測量精度要求嚴(yán)苛的場景。其核心優(yōu)勢在于通過二氧化硅（SiO?）電容隔離屏障實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化絕緣，結(jié)合同步采樣與可編程增益功能，兼顧測量準(zhǔn)確性與系統(tǒng)安全性。以下從核心特性、性能參數(shù)、功能模塊、應(yīng)用設(shè)計(jì)及使用信息等方面展開總結(jié)。

一、核心特性與產(chǎn)品定位

1. 基礎(chǔ)參數(shù)與架構(gòu)

• 分辨率與通道配置 ：16 位分辨率雙通道同步采樣 ADC，每通道支持差分模擬輸入（AIN0P/AIN0N、AIN1P/AIN1N），集成可編程增益放大器（PGA，增益 1×-128×）與 1.2V 低漂移內(nèi)部基準(zhǔn)源，支持單電源（3.3V/5V）供電，無需額外隔離電源。
• 隔離性能 ：采用 SiO?電容隔離屏障，符合 DIN EN IEC 60747-17（VDE 0884-17）強(qiáng)化絕緣標(biāo)準(zhǔn)，隔離電壓達(dá) 7070V??（峰值）、5000V??（1 分鐘耐壓），隔離電阻＞1012Ω（25°C），屏障電容約 4.5pF，保障高低壓系統(tǒng)隔離安全。
• 高集成度 ：內(nèi)置隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（低側(cè)供電轉(zhuǎn)高側(cè) 2.9V）、負(fù)電荷泵（支持輸入電壓低于地 1.3V）、數(shù)字濾波器與 CRC 校驗(yàn)功能，減少外部元器件數(shù)量，簡化隔離系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2. 環(huán)境適應(yīng)性與可靠性

• 工作溫度 ：-40°C 至 125°C（結(jié)溫最高 150°C），滿足工業(yè)級(jí)寬溫需求，適配惡劣環(huán)境下的精密測量。
• EMI 性能 ：采用擴(kuò)頻時(shí)鐘技術(shù)，符合 CISPR-11（工業(yè)）與 CISPR-25（汽車）輻射標(biāo)準(zhǔn)，減少系統(tǒng)電磁干擾。
• 封裝規(guī)格 ：20 引腳寬體 SOIC（DFM 封裝），尺寸 12.8mm×10.3mm，引腳間距 1.27mm，適配常規(guī) PCB 布局，無需特殊焊接工藝。

二、關(guān)鍵性能指標(biāo)

1. 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性能（典型值，TA=25°C，DVDD=3.3V，增益 = 1×）

2. 隔離與電源性能

三、核心功能模塊

1. 隔離系統(tǒng)與電源管理

• 隔離 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 ：低側(cè)（DVDD：3.0V-5.5V）供電，通過隔離屏障轉(zhuǎn)換為高側(cè) HLDO_IN（3.0V），經(jīng)高側(cè) LDO 穩(wěn)壓后輸出 2.9V（HLDO_OUT），為高側(cè)模擬電路供電，支持外接 1mA 負(fù)載（如有源濾波器），無需額外隔離電源。
• 負(fù)電荷泵 ：集成負(fù)電荷泵電路，允許模擬輸入電壓低于高側(cè)地（HGND）1.3V，實(shí)現(xiàn)單電源下的雙極性信號(hào)測量（如電流分流器兩端電壓），簡化信號(hào)鏈設(shè)計(jì)。

2. 模擬前端與信號(hào)調(diào)理

• 可編程增益放大器（PGA） ：每通道獨(dú)立支持增益 1×、2×、4×、8×、16×、32×、64×、128×，通過 GAIN 寄存器配置，滿量程輸入電壓范圍隨增益變化（增益 = 1× 時(shí) ±1.2V，增益 = 128× 時(shí) ±9.375mV），適配小信號(hào)（如分流器電壓）與大信號(hào)（如電壓分壓）測量。
• 輸入保護(hù)與阻抗 ：模擬輸入內(nèi)置 ESD 防護(hù)電路，單端輸入阻抗 250kΩ（增益≤4×）、0.5MΩ（增益≥8×），輸入偏置電流典型值 0.65μA，減少對(duì)外部信號(hào)源的負(fù)載影響。

3. ΔΣ 調(diào)制與數(shù)字濾波

• 調(diào)制器與 Oversampling ：采用 ΔΣ 調(diào)制架構(gòu)，調(diào)制器時(shí)鐘（f_MOD）由外部 CLKIN 分頻得到（分頻比 2/4/8/12 可選），過采樣率（OSR）可編程（64-16384），數(shù)據(jù)率最高 64kSPS（高分辨率模式）、32kSPS（低功耗模式），平衡測量速度與噪聲性能。
• 數(shù)字濾波器 ：集成 sinc3+sinc1 濾波器，支持快速建立模式（前兩次采樣用 sinc1 濾波器，快速輸出）與正常模式（sinc3 濾波器，低噪聲），濾波器建立時(shí)間隨 OSR 增加而延長（OSR=1024 時(shí)約 3120 個(gè) CLKIN 周期），需忽略未穩(wěn)定數(shù)據(jù)。

4. 同步采樣與校準(zhǔn)

• 雙通道同步 ：兩通道嚴(yán)格同步采樣，支持通道間相位校準(zhǔn)（PHASEn 寄存器，±511 個(gè)調(diào)制器時(shí)鐘周期），補(bǔ)償傳感器相位偏差（如電流互感器與電壓分壓網(wǎng)絡(luò)的相位差），保障功率測量精度。
• 校準(zhǔn)功能 ：每通道配備 24 位偏移校準(zhǔn)（OCAL）與增益校準(zhǔn)（GCAL）寄存器，自動(dòng)修正系統(tǒng)偏移與增益誤差；支持全局?jǐn)夭Ｊ剑℅C_EN=1），通過輸入極性切換減少偏移漂移，偏移誤差溫度系數(shù)降至 ±0.1μV/°C。

5. 數(shù)字接口與故障管理

• SPI 接口 ：4 線 SPI（CS、SCLK、DIN、DOUT），支持 16/24/32 位數(shù)據(jù)寬度，內(nèi)置 CRC 校驗(yàn)（CCITT/ANSI 多項(xiàng)式），檢測通信錯(cuò)誤；DRDY 引腳指示數(shù)據(jù)就緒（低有效），SYNC/RESET 引腳支持同步或硬件復(fù)位。
• 故障監(jiān)測 ：STATUS 寄存器提供高側(cè)電源故障（SEC_FAIL）、FIFO 溢出、CRC 錯(cuò)誤等狀態(tài)標(biāo)識(shí)；寄存器映射 CRC（REG_CRC_EN=1）監(jiān)測配置寄存器數(shù)據(jù)損壞，保障系統(tǒng)可靠性。

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源與隔離設(shè)計(jì)

• 供電架構(gòu) ：低側(cè) DVDD 需外接 1nF（高頻）+1μF（低頻）去耦電容，靠近器件放置；高側(cè) HLDO_OUT 需外接 1nF+100nF 去耦電容，減少電源噪聲。DC/DC 轉(zhuǎn)換器的 DCDC_CAP 引腳需外接 100nF 低 ESR 電容，保障隔離電源穩(wěn)定性。
• 隔離布局 ：PCB 設(shè)計(jì)需嚴(yán)格區(qū)分低側(cè)（DVDD、DGND）與高側(cè)（HGND、HLDO_OUT）區(qū)域，隔離屏障兩側(cè)銅箔間距≥8mm（爬電 / 電氣間隙），避免跨越隔離區(qū)的信號(hào)線，減少寄生電容導(dǎo)致的 EMI 耦合。

2. 模擬輸入設(shè)計(jì)

• 信號(hào)調(diào)理 ：模擬輸入需串聯(lián) RC 抗混疊濾波器（推薦 50Ω 電阻 + 4.7nF 電容），截止頻率需低于數(shù)據(jù)率的 1/2，避免高頻噪聲混疊；分流器測量時(shí)，HGND 需單獨(dú)連接至分流器一端，避免接地環(huán)路引入誤差。
• 雙極性測量 ：利用負(fù)電荷泵功能，AINxN 可接 HGND，AINxP 接分流器另一端（電壓可低于 HGND 1.3V），實(shí)現(xiàn)雙極性電流測量（如正向 / 反向電流），無需額外負(fù)電源。

3. 初始化與配置

• 啟動(dòng)流程 ：上電后需先配置 CLK_DIV（時(shí)鐘分頻比）與 DCDC_FREQ（DC/DC 頻率范圍），再使能 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（DCDC_EN=1），待 SEC_FAIL 位清零后（高側(cè)電源穩(wěn)定），方可讀取有效數(shù)據(jù)。
• 關(guān)鍵寄存器配置 ：
  • 增益配置：通過 GAIN 寄存器設(shè)置 PGAGAIN0/1，適配不同輸入信號(hào)幅度（如分流器用 32× 增益，電壓分壓用 1× 增益）。
  • 過采樣率：通過 CLOCK 寄存器設(shè)置 OSR，平衡噪聲與速度（電能表推薦 OSR=1024，數(shù)據(jù)率 4kSPS）。
  • 校準(zhǔn)：測量零輸入時(shí)的偏移值寫入 OCAL 寄存器，滿量程輸入時(shí)的增益誤差寫入 GCAL 寄存器，自動(dòng)修正測量結(jié)果。