ZHCU648B March   2019  – February 2021

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 终端设备
      1. 1.1.1 电表
      2. 1.1.2 电能质量监测仪，电能质量分析仪
    2. 1.2 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1  ADS131M04
      2. 2.2.2  MSP432P4111
      3. 2.2.3  TPS3840
      4. 2.2.4  TPS25921L
      5. 2.2.5  THVD1500
      6. 2.2.6  ISO7731B
      7. 2.2.7  TRS3232E
      8. 2.2.8  TPS709
      9. 2.2.9  TVS1800
      10. 2.2.10 ISO7720
    3. 2.3 设计注意事项
      1. 2.3.1 设计硬件实现
        1. 2.3.1.1 限流器电路
        2. 2.3.1.2 28
        3. 2.3.1.3 TPS3840 SVS
        4. 2.3.1.4 模拟输入
          1. 2.3.1.4.1 电压测量模拟前端
          2. 2.3.1.4.2 电流测量模拟前端
      2. 2.3.2 如何实现计量测试软件
        1. 2.3.2.1 设置
          1. 2.3.2.1.1 时钟
          2. 2.3.2.1.2 端口映射
          3. 2.3.2.1.3 用于 GUI 通信的 UART 设置
          4. 2.3.2.1.4 实时时钟 (RTC)
          5. 2.3.2.1.5 LCD 控制器
          6. 2.3.2.1.6 直接存储器存取 (DMA)
          7. 2.3.2.1.7 ADC 设置
        2. 2.3.2.2 前台进程
          1. 2.3.2.2.1 公式
        3. 2.3.2.3 后台进程
          1. 2.3.2.3.1 per_sample_dsp()
            1. 2.3.2.3.1.1 电压和电流信号
            2. 2.3.2.3.1.2 频率测量和周期跟踪
          2. 2.3.2.3.2 LED 脉冲生成
          3. 2.3.2.3.3 相位补偿
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 注意事项和警告
      2. 3.1.2 硬件
        1. 3.1.2.1 与测试设置的连接
          1. 3.1.2.1.1 双电压连接
          2. 3.1.2.1.2 单电压连接
        2. 3.1.2.2 电源选项和跳线设置
      3. 3.1.3 软件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
        1. 3.2.1.1 SVS 和电子保险丝功能测试
        2. 3.2.1.2 电表计量精度测试
        3. 3.2.1.3 查看计量读数和校准
          1. 3.2.1.3.1 从 LCD 中查看结果
          2. 3.2.1.3.2 从 PC 校准和查看结果
            1. 3.2.1.3.2.1 查看结果
            2. 3.2.1.3.2.2 校准
              1. 3.2.1.3.2.2.1 增益校准
                1. 3.2.1.3.2.2.1.1 电压和电流增益校准
                2. 3.2.1.3.2.2.1.2 有源功率增益校准
              2. 3.2.1.3.2.2.2 偏移校准
              3. 3.2.1.3.2.2.3 相位校准
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 SVS 和电子保险丝功能测试结果
        2. 3.2.2.2 电表计量精度结果
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5相关文档
    1. 5.1 商标
  12. 6作者简介
  13. 7修订历史记录
2.3.1.4.2 电流测量模拟前端

用于电流输入的模拟前端不同于用于电压输入的模拟前端。图 2-6 显示了用于电流通道的模拟前端，其中 CT 的正极和负极引线连接到接头 J26 的引脚 1 和 3。

TIDA-010037 电流输入的模拟前端图 2-6 电流输入的模拟前端

电流模拟前端包括电磁干扰滤波器磁珠占用区（R89 和 R90）、电流互感器的负载电阻（R91 和 R92），以及用作抗混叠滤波器的 RC 低通滤波器（R94、R95、C97、C98 和 C99）。此外，还提供 U21 和 U22 封装，如有需要，可以用 TVS0500 器件替代以提供额外的浪涌防护。

如图 2-6 所示，电阻 R91 和 R92 是负载电阻且彼此串联。为获得出色 THD 性能，在将公共点连接到 GND 的情况下，使用两个相同的串联负载电阻，而不是使用一个负载电阻。此分载电阻配置可确保馈送到 ADC 正负端子的波形彼此具有 180 度相位差，从而为此 ADC 提供出色的 THD 结果。总负载电阻是根据使用的电流范围和 CT 的匝数比规格来选择的（此设计使用匝数比为 2000 的 CT）。此设计的负载电阻总值为 12.98Ω。

方程式 2 显示了如何针对给定最大电流、CT 匝数比和负载电阻值计算馈入电流 ADC 通道的差分电压范围。

方程式 2. TIDA-010037

根据 100A 最大电流、2000 CT 匝数比和 12.98Ω 负载电阻，在此设计中，当应用电表的最大电流额定值 (100A) 时，电流 ADC 输入信号的最大电压摆幅为 ±918mV (649mVRMS)。对于用于电流通道的所选 PGA 增益 1，此 ±918mV 最大输入电压完全在器件的 ±1.2V 输入范围内。

请注意，从一个转换器转到另一个转换器时，ADS131M04 上的 AINxP 和 AINxN 引脚顺序会切换。例如，AIN0P 为引脚 3，AIN0N 为引脚 4，而 AIN1N 为引脚 5，AIN1P 为引脚 6。该交换顺序是导致 CT 正极输出端子和负极输出端子的顺序在 A 相 J26 电流输入端子块和 B 相 J27 电流输入端子块之间交换的原因。