在工業(yè)自動化和電動汽車等高壓應(yīng)用場景中，電壓測量不僅要確保精度，還需滿足電氣隔離要求，以保障系統(tǒng)安全與人員操作安全。隔離式電壓放大器因其在跨隔離柵傳輸信號時的高可靠性，廣泛應(yīng)用于交流電機(jī)驅(qū)動器、逆變器、車載充電器等設(shè)備中。本文將從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，分析如何根據(jù)三大關(guān)鍵指標(biāo)——隔離等級、輸入范圍、供電方式，來選擇適合的隔離式電壓放大器。

一、明確隔離等級要求

隔離式放大器的核心功能之一是提供電氣隔離，防止高壓側(cè)對低壓控制電路造成干擾或損壞。TI（德州儀器）的隔離式放大器通常依據(jù)IEC 60747-17、UL 1577等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，分為基礎(chǔ)型和增強(qiáng)型兩種隔離等級。

在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動器中，常見的做法是在主電源、直流母線和電機(jī)相位三個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署隔離式電壓檢測電路。例如，在三相交流輸入端，電壓范圍通常為230VRMS/400VRMS（歐洲）或120VRMS/208VRMS（美國），此時可選用如AMC1350或AMC3330這類具有高輸入阻抗的器件，以減少分壓電路帶來的誤差。

二、根據(jù)測量位置選擇輸入范圍與精度

不同的測量點(diǎn)對電壓范圍和測量精度的要求不同：

直流鏈路電壓測量：用于計(jì)算PWM占空比、制動保護(hù)及電容放電判斷，通常需要±1%以上的精度。推薦使用AMC1351（0~5V輸入）或AMC1311（0~2V輸入），其單極輸入特性適配直流鏈路電壓變化范圍。

相電壓測量：有助于提升無傳感器電機(jī)控制的性能。可采用三種方式：

使用三個單極輸入隔離放大器，統(tǒng)一由一個隔離電源供電；

或僅用兩個雙極輸入放大器，通過算法推導(dǎo)第三個相電壓，從而節(jié)省硬件成本；

若采用浮動電源供電，可使用集成DC/DC轉(zhuǎn)換器的AMC3330簡化設(shè)計(jì)。

德州儀器 (TI) 的電壓檢測隔離式放大器表：

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三、考慮高壓側(cè)供電方案

隔離式放大器的高壓側(cè)供電方式直接影響整體系統(tǒng)的復(fù)雜度和效率：

對于需要多個通道同步測量的應(yīng)用，可使用單一隔離電源為所有通道供電；

若空間受限或需簡化布線，則優(yōu)選集成DC/DC轉(zhuǎn)換器的型號，如AMC3330，不僅減少外圍元件數(shù)量，還能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

四、處理電阻分壓器設(shè)計(jì)中的常見問題

在實(shí)際電路中，電壓測量通常需要通過電阻分壓器將高壓降至放大器可接受的輸入范圍內(nèi)。然而，以下因素可能導(dǎo)致測量誤差：

輸入偏置電流引起失調(diào)電壓；

分壓電阻與放大器輸入阻抗并聯(lián)導(dǎo)致增益誤差；

溫漂影響長期穩(wěn)定性。

建議優(yōu)先選擇具有高輸入阻抗、低偏置電流的放大器（如AMC3330系列），以降低校準(zhǔn)難度并提升未校準(zhǔn)狀態(tài)下的測量精度。

結(jié)語

在電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中，隔離式電壓放大器的選擇應(yīng)綜合考慮隔離等級、輸入范圍、供電方式以及外圍電路的匹配性。TI 提供了多種適用于不同場景的隔離式放大器產(chǎn)品，工程師可根據(jù)具體需求在性能、成本與實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度之間做出最優(yōu)權(quán)衡，同時確保符合行業(yè)安全與可靠性標(biāo)準(zhǔn)。通過合理選型與設(shè)計(jì)優(yōu)化，可有效提升系統(tǒng)整體效率與安全性。