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主營(yíng)產(chǎn)品： 地下管道測(cè)漏儀|回路電阻測(cè)試儀|食品安全快速檢測(cè)箱|氣體檢測(cè)分析儀器 |
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2011-5-24 閱讀(678)
作為電表制造商和電力公司的IC解決方案提供商,，ADI公司至今已向市場(chǎng)推出17種產(chǎn)品，并有超過(guò)2.25億片電能計(jì)量IC被應(yīng)用于世界各地,。ADI公司還擁有超過(guò)一萬(wàn)種的其它創(chuàng)新和高性能技術(shù)產(chǎn)品,，其中一些適用于電能計(jì)量應(yīng)用，例如：ISM RF收發(fā)器,、高速數(shù)字隔離器,、基準(zhǔn)電壓源、溫度傳感器和RS-485驅(qū)動(dòng)器等,。如此全面廣泛的技術(shù)使ADI公司能夠出色地應(yīng)對(duì)的低成本三相電表市場(chǎng)的需求,。
現(xiàn)有解決方案的挑戰(zhàn)
三相電表通常要求高性能。雖然低成本三相電表的發(fā)展趨勢(shì)同時(shí)要求簡(jiǎn)化性能規(guī)格,，但一些基本電氣要求和電力公司的規(guī)范卻對(duì)其成本有著重大影響,。
各相之間的電氣隔離：顧名思義，三相電表系統(tǒng)由三相組成,，每一相代表一個(gè)獨(dú)立的電壓和電流源,。在三相電表中，每相的電能測(cè)量通常合并為一個(gè)結(jié)果,，這要求各相之間進(jìn)行電能信息交換。因此,，各相之間需要進(jìn)行電氣隔離,。
兼容直流電流：該要求源于IEC62053-21標(biāo)準(zhǔn)和MID CENELEC歐洲標(biāo)準(zhǔn)的半波整流波形測(cè)試,，它對(duì)于支持電氣設(shè)備中大量使用簡(jiǎn)單的半波整流器至關(guān)重要。這樣就需要使用可兼容直流電流的感測(cè)技術(shù),。
電壓輸入與電流輸入之間的隔離：電表制造商和電力公司更樂(lè)意使用簡(jiǎn)單的測(cè)試設(shè)備來(lái)進(jìn)行三相校準(zhǔn)和驗(yàn)證,，這種非標(biāo)準(zhǔn)要求需要在電壓與電流之間提供隔離。
以上限制條件使得業(yè)界對(duì)于三相電表設(shè)計(jì)形成了如下共識(shí)：利用電流傳感器隔離各相,，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)管理與電力線(xiàn)的隔離（圖1）,。有四類(lèi)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電流感測(cè)隔離：電流變壓器（CT）、羅氏線(xiàn)圈,、霍爾效應(yīng)和變壓器分流,。不過(guò)，由于存在保護(hù),，電流變壓器是在開(kāi)放的市場(chǎng)器件中*能夠利經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)的解決方案,，這導(dǎo)致許多新興電表制造商廣泛采用兼容直流的電流變壓器。ADI公司擁有豐富的三相模擬前端（AFE）產(chǎn)品組合,，支持僅功率測(cè)量以及四象限電能測(cè)量,。這些解決方案能夠滿(mǎn)足電能測(cè)量與隔離電流傳感器連接的三相電表市場(chǎng)需求。
遺憾的是,，由于技術(shù)非常*,，兼容直流的CT價(jià)格高昂，因此它并非實(shí)現(xiàn)低成本系統(tǒng)的靈丹妙藥,?？傊捎陔娏鞲袦y(cè)解決方案缺乏競(jìng)爭(zhēng),，電流傳感器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和弊端也就無(wú)從談起,。
替代方案
一種可選的方案是將ADI公司的單相AFE和片上系統(tǒng)（SOC）與高速數(shù)字隔離技術(shù)iCoupler和低阻值分流電阻相結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)一種新型系統(tǒng)解決方案,，從而為電表設(shè)計(jì)人員提供一種采用全新技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)選擇（圖2）,。
1.分流電阻
分流電阻可解決許多電流感測(cè)問(wèn)題，但同時(shí)也存在一些局限性,。其優(yōu)點(diǎn)是成本低,、易于獲得、兼容直流,、寬線(xiàn)性范圍,、寬頻率范圍和無(wú)需相位校準(zhǔn)。局限性包括：zui大電流小于100A,，滿(mǎn)量程信號(hào)電平只有數(shù)十毫伏（mV）,，要求隔離，以及需要以線(xiàn)路電壓為中心的雙極性輸入。
2.電能計(jì)量IC
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雖然分流傳感器的限制很少,，但ADI公司的AFE和SoC能夠以*方式解決低信號(hào)電平和雙極性輸入的難題：內(nèi)部模擬增益較大,，可以與zui低200μ?的分流電阻連接；已獲的模擬輸入結(jié)構(gòu)支持在單極性IC接受雙極性輸入,；精度高于1類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),；同類(lèi)*可靠性；高品質(zhì),、易于生產(chǎn),。
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此外，電表設(shè)計(jì)工程師可以根據(jù)電能測(cè)量要求（僅功率,、功率加均方根值或四象限）選擇合適的AFE與廣受業(yè)界青睞的ADE7569 SoC配合使用,。ADE7569屬于ADE75xx系列產(chǎn)品，它具有如下功能特性：帶高精度基準(zhǔn)電壓源的高精度電能測(cè)量引擎,、具有低功耗休眠模式和內(nèi)部電池切換功能的電源管理,、低電流實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電平可調(diào)的LCD驅(qū)動(dòng)器,，以及帶嵌入式閃存和RAM的8位單周期8052微控制器內(nèi)核,。
3.數(shù)字隔離IC
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電能計(jì)量AFE與SoC之間的數(shù)字隔離可以利用針對(duì)僅功率脈沖輸出AFE的標(biāo)準(zhǔn)光耦合器實(shí)現(xiàn)。但是,，隨著三相電表變得越來(lái)越復(fù)雜,，AFE需要提供的信息也越來(lái)越多，例如：均方根值,、無(wú)功功率,、視在功率或THD測(cè)量的瞬時(shí)波形等。為了從AFE收集這些信息,，AFE與SoC的通信速度需要大幅提高,。因此，從性能和成本的角度來(lái)看,，光耦合器技術(shù)難以勝任,。不過(guò)，ADI公司的iCoupler技術(shù)可解決這一問(wèn)題,，并允許電表制造商使用這種基于分流電阻的架構(gòu),。ADuM2401系列產(chǎn)品給4個(gè)數(shù)字通道提供5kV的隔離（每個(gè)UL1577測(cè)試），可以用于SPI接口,。
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此外,，ADuM5242等器件提供的IsoPower技術(shù)集隔離式DC/DC電源與數(shù)字通道隔離于一體，不僅能夠隔離AFE串行接口,，而且還能夠提供AFE電源,，因此圖2中的電源2可以去掉,。
本文小結(jié)
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利用電能計(jì)量AFE、SoC和數(shù)據(jù)隔離技術(shù)的結(jié)合,，ADI公司提出了一種創(chuàng)新解決方案來(lái)解決低成本,、多功能三相電子電表的設(shè)計(jì)難題。這種方案不僅符合與隔離相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求,，而且允許AFE與SoC之間傳輸更多的信息，分流傳感器本身的優(yōu)勢(shì)也得以充分發(fā)揮,。
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雖然許多人認(rèn)為電能計(jì)量是一個(gè)低成本市場(chǎng),，沒(méi)有什么空間可供創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)高附加值解決方案，但ADI公司正不斷挑戰(zhàn)這一觀念,。2007年,，ADI公司推出了集成電池切換和電源管理功能的ADE7569，解決了電池供電問(wèn)題,。ADE7569的創(chuàng)新系統(tǒng)架構(gòu)使一些關(guān)鍵功能（包括溫度測(cè)量,、計(jì)時(shí)、LCD顯示和UART）在電池供電模式下仍然有效,，而功耗則非常低,。同時(shí)推向市場(chǎng)的ADuM5242采用了突破性隔離技術(shù)，集成了高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)隔離和隔離電源,。這款產(chǎn)品用創(chuàng)新解決方案來(lái)解決電表制造商的zui關(guān)鍵設(shè)計(jì)問(wèn)題,，進(jìn)一步增強(qiáng)了ADI公司的三相電表系統(tǒng)解決方案
