原標題：利用單電源隔離放大器和ADC簡化隔離電流和電壓感應設計

利用單電源隔離放大器和ADC可以顯著簡化隔離電流和電壓感應設計，以下是對此設計的詳細分析：

一、設計背景與需求

在許多系統中，如電機驅動器、太陽能逆變器、DC充電站、工業機器人、不間斷電源、牽引逆變器、車載充電器和DC/DC轉換器等，都需要通過隔離勢壘將電流和電壓信息從一個電源域傳輸到另一個電源域，以便進行監視和控制。電流隔離在這些應用中起著至關重要的作用，它有助于保護人員、抗噪以及處理子系統之間的接地電位差。

二、傳統設計的挑戰

傳統上，為隔離放大器或ADC供電需要兩個電源：高側電源和低側電源。低壓側通常由為數字控制器供電的相同電源供電，但許多系統的高側沒有可用的電源。這就意味著必須在高側設計分立的隔離電源，這會增加解決方案尺寸、物料清單（BOM）數量和解決方案成本，從而增加設計和印刷電路板（PCB）布局的復雜性。

三、單電源隔離放大器和ADC的優勢

為了解決上述挑戰，開發了一系列可使用低側電源工作的隔離放大器和ADC。這些新器件包括一個全集成DC/DC轉換器級，可在內部產生高側電源。這種設計帶來了以下優勢：

1. 尺寸更小：集成的DC/DC轉換器不再需要分立電源（如專用隔離電源）以及專用變壓器、變壓器驅動器和LDO的組合，從而實現了更緊湊的系統設計。

2. 成本更低：減少了BOM數量，降低了系統成本。

3. 設計簡化：有助于簡化設計和布局，無需擔心是否能夠使用高側電源，可更輕松地設計基于分流器的高精度電流和電壓感應。

4. 布線優化：通過消除對集中式電源的需求，可借助模塊化PCB設計實現更高的復用率，實現具有更少走線和更少電源布線的雙層電路板設計。

5. 降低設計復雜性：在無共用中性線的多相系統中進行相間電壓測量時，可以降低設計復雜性。

6. 分流器布置的靈活性：由于采用了集成電源，寄生電感不會影響測量精度，使得分流器布置更加靈活。

四、具體應用實例

以AMC3301系列為例，該系列包括多種型號的隔離放大器和ADC，如AMC3301（±250mV輸入增強型隔離放大器）、AMC3301-Q1（汽車電子理事會AEC-Q100認證的±250mV輸入增強型隔離放大器）、AMC3302（±50mV輸入增強型隔離放大器）等。這些器件都采用了單電源設計，并集成了DC/DC轉換器，從而實現了上述優勢。

五、結論

綜上所述，利用單電源隔離放大器和ADC可以顯著簡化隔離電流和電壓感應設計，降低系統成本，提高設計靈活性，并優化布線。這些優勢使得單電源隔離放大器和ADC成為許多應用中的理想選擇。