ZHCU793B july   2021  – april 2023

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 隔离式电流测量
    2. 1.2 带通滤波器
    3. 1.3 模数转换
    4. 1.4 电弧检测算法
    5. 1.5 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 电流互感器电路
      2. 2.2.2 模拟带通滤波器
      3. 2.2.3 模数转换
      4. 2.2.4 电源
      5. 2.2.5 调试和状态指示选项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 TPS259474
      2. 2.3.2 TPS562202
      3. 2.3.3 TPS745
      4. 2.3.4 OPAx322
      5. 2.3.5 ADS8363
      6. 2.3.6 REF5025
      7. 2.3.7 TMDSCNCD280049C
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件和软件要求
      1. 3.1.1 硬件
      2. 3.1.2 软件
        1. 3.1.2.1 电弧检测原理
        2. 3.1.2.2 软件实现
    2. 3.2 测试设置
      1. 3.2.1 ControlCARD 配置
      2. 3.2.2 硬件和软件验证设置
      3. 3.2.3 电弧测试设置
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 硬件和软件验证的测试结果
      2. 3.3.2 使用电弧进行测试
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 材料清单
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 支持资源
    4. 4.4 商标
  10. 5作者简介
  11. 6修订历史记录

2.2.3 模数转换

接下来，将滤波信号转换到数字域。此操作由外部 ADC ADS8363 或 C2000 MCU 的内部 ADC 完成。如果由 ADS8363 完成，则仅使用其八个通道中的四个。滤波器的输出通过附加的抗混叠滤波器连接到通道 CHA0、CHA1、CHB0 和 CHB1。未使用的输入接地。CMA 和 CMB 是通道 A 和 B 的共模输入，连接到 REF5025 提供的 2.5V 基准电压，该电压也用作 ADC 的基准电压并用于在 CT 后偏置信号。ADS8363 的 SPI 允许使用两条数据线，如果实现了两个以上的电弧检测通道，则该功能是实现所需数据速率所必需的。有关如何实现具有两条数据线的 ADS8363 SPI 的指南，请参阅连接到 ADS8363 伪差分工作模式 应用手册。

GUID-20220711-SS0I-W9WK-SHTW-BK097LZM5PQR-low.svg图 2-5 使用 ADS8363 进行模数转换的原理图

此设计中所需的数据速率通过方程式 3 计算得出。

方程式 3. B i t r a t e m i n =   N u m b e r   o f   C h a n n e l s   ×   f s   ×   B i t s   p e r   S a m p l e

其中

  • fs = 采样率

如之前提到的应用手册所示，采样率为 250kSPS，最多 4 个通道，每个样本为 22 位，则可计算出比特率为 22MBit/s。由于 ADS8363 的最大 SPI 时钟频率 fSPI 为 20MHz，因此必须使用两条数据线才能实现四通道运行所需的比特率。调整比特率和采样率的最简单方法是使用 ADS8363 进行连续采样，并且只修改 SPI 时钟，因为该时钟用于进行转换和数据传输。SPI 时钟频率通过方程式 4 计算得出。

方程式 4. f S P I =   B i t r a t e N u m b e r   o f   d a t a   l i n e s

其中

  • 数据线数量可以是 1 或 2

最大比特率为 22MBit/s，使用 2 条数据线，则可计算出 SPI 时钟频率 fSPI 为 11MHz。再举一例，如果仅使用一个通道，则所需的比特率为 5.5MBit/s，那么仅使用一条数据线和 5.5MHz 的 fSPI 即可实现。

为了提高信号质量，对所有 SPI 信号实现了串联端接，并对时钟信号实现了交流端接。由于实现了连续采样，芯片选择信号被永久拉至低电平。

如果使用 C2000 的内部 ADC，滤波器输出信号将连接到由另一个 OPA4322 实现的电平转换级。其作用是，在将信号连接到 controlCARD 连接器上的模拟输入之前，将 5V 电平转换为 3.3V 电平。