1 머리말

TI가 태양광 및 풍력과 같은 소스를 통해 보다 지속 가능한 에너지 그리드로 이동함에 따라 개선이 필요한 영역을 찾아내고, 사용 방식을 최적화하고, 비용을 절감하기 위해 에너지 계량 장치가 개별 전력 소비에 대한 상세한 정보를 파악해야 할 필요성이 대두됩니다. 에너지 계량 서브시스템이 필요한 전자 완제품의 유형에는 스마트 전기 계량기, 전기 자동차(EV) 충전소, 전원 공급 장치 및 전력 분배 장치, 스마트 가전 제품, 가로등 및 건물 자동화 설비가 포함됩니다. 이들 제품의 수가 방대해지면서 가능한 한 최저의 비용을 달성해야 할 필요성이 커지고 있으며, American National Standards Institute(미국 국립 표준 협회) C12(미국) 또는 Measuring Instruments Directive(측정 기기 지침)(유럽)과 같은 지역 계량 표준은 정확도와 안전성에 대한 엄격한 기준이 요구됩니다[1], [2].

그림 1은(는) 단순하게 하나의 위상만 보여주는 에너지 계량 애플리케이션 내부의 일반적인 신호 체인을 보여줍니다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 각 위상의 전압 및 전류를 동시에 측정하고 디지털화합니다. 그런 다음, 디지털 신호 처리는 활성 및 반응 전력 그리고 에너지, 라인-라인 전압, 기본 전력 및 에너지, 고조파와 같은 계측 매개 변수를 추출합니다[3].

신호 체인의 기본 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 라인 전압 감지 프론트 엔드(그림 1의 A).
• 전류 측정 센서(B)
• 전류 센서와 ADC 사이의 프론트 엔드 및 신호 조절기(C).
• ADC(D).
• 디지털 신호 처리 하드웨어(E).
• 갈바닉 절연(F).

라인 전압 감지 프론트 엔드는 대부분의 경우 간단한 저항 분할기[3]를 사용하여 구현되지만, 다른 모든 구성 요소를 선택할 수 있는 다양한 옵션이 있습니다. 이러한 각 신호 체인 구성 요소는 성능, 크기 및 비용 사이에 반비례 관계가 존재합니다. 이 문서에서는 전류 측정 센서 및 신호 컨디셔닝과 더불어 ADC 측면에서 성능과 비용을 관계를 중점적으로 알아봅니다.