ZHCUCS6 February   2025 AMC131M03 , MSPM0G1507

 

  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 主要系统规格
    2. 1.2 终端设备
    3. 1.3 电表
    4. 1.4 电能质量监测仪，电能质量分析仪
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 电压测量模拟前端
      2. 2.2.2 用于电流测量的模拟前端
      3. 2.2.3 XDS110 仿真器
      4. 2.2.4 Bluetooth® 数据传输
      5. 2.2.5 两个模块之间的 Bluetooth® 连接
      6. 2.2.6 Bluetooth® 到 UART 连接
      7. 2.2.7 使用 TMAG5273 线性 3D 霍尔效应传感器进行磁篡改检测
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  MSPM0G3507
      2. 2.3.2  AMC131M03
      3. 2.3.3  CDC6C
      4. 2.3.4  RES60A-Q1
      5. 2.3.5  TPS3702
      6. 2.3.6  TPD4E05U06
      7. 2.3.7  ISOUSB111
      8. 2.3.8  LMK1C1104
      9. 2.3.9  MSP432E401Y
      10. 2.3.10 TPS709
      11. 2.3.11 TMAG5273
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
      1. 3.1.1 计时系统
        1. 3.1.1.1 BAW 振荡器
        2. 3.1.1.2 晶体振荡器
        3. 3.1.1.3 PWM
        4. 3.1.1.4 时钟缓冲器
      2. 3.1.2 SPI 总线配置
      3. 3.1.3 LED 和 UART 的跳线设置
    2. 3.2 软件要求
      1. 3.2.1 用于 PC GUI 通信的 UART
      2. 3.2.2 直接存储器存取 (DMA)
      3. 3.2.3 ADC 设置
      4. 3.2.4 校准
    3. 3.3 测试设置
      1. 3.3.1 与测试设置的连接
      2. 3.3.2 电源选项和跳线设置
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      3. 3.3.3 注意事项和警告
    4. 3.4 测试结果
      1. 3.4.1 电表计量精度结果
      2. 3.4.2 辐射发射性能
  10. 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 BOM
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
        1. 4.1.3.1 布局图
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  11. 5作者简介

2.1 方框图

图 2-1 展示了基于 MSPM0G3507 和 AMC131M03 的三相电能测量应用方框图。

在每个相位（或线路）上都会直接测量相电压以及每条线路（3 相）的电流和通过 N（中性）引线的电流；因此默认情况下支持 3 相 3 引线 (3P3W) 或 3 相 4 引线及中性线 (3P4W) 配置。由于未使用某些相位，此参考设计还可用于分相型（相位 C 保持断开）或单相（相位 B 和 C 保持断开）配置。在 TIDA-010244 方框图中，分流传感器分别连接到 3 个相位，同时使用简单的分压器来对每条线路的相应电压进行分压，从而进行电流测量。分流器的选择基于电能测量所需的电流范围，同时确保在大电流下尽可能降低分流器内的功率耗散。假设要测量的每相最大电流为 100A 或 120A，则 150μΩ 至 200μΩ 之间的数值较为常见。

在此设计中，四个 AMC131M03 或 AMC131M02 器件通过以下方式与 MSPM0+ MCU 交互：

  1. 三个不同的时钟信号馈送到 4 通道输出 LVCMOS 缓冲器 LMK1C1104，以获取 4 个相同的同相时钟信号 CLKIN1 至 CLKIN4，从而确保所有 ADC 运行和收集的数据样本彼此同步。
    1. TI BAW 振荡器 CDC6C 为 LMK1C1104 和 MSPM0G3507 器件提供 8.192MHz 的高精度时钟信号（默认选项）。
    2. 一个外部 16.384MHz 晶体振荡器 (XTAL) 为 MSPM0G3507 HFXIN 和 HFXOUT 引脚供电，并且通过一个 2 分频的内部分压器来创建 8.192MHz 的 M0_CLKOUT 信号（在未安装 TI BAW 时）。随后，M0_CLKOUT 连接到 LMK1C1104 时钟缓冲器。
    3. 来自 MSPM0G3507 的 PWM 信号可提供给时钟缓冲器，以实现评估方面的目的。为了启用 PWM 信号，前述时钟器件之一需要连接到 HFXIN 和 HFXOUT（可选）。
  2. LMK1C1104 的 4 个输出馈送到从 CLKIN1 到 CLKIN4 的四个输入引脚（每个 ADC 器件一个）。
  3. 在四个 AMC131M03 和 AMC131M02 器件中，每个器件均将 CLKIN 输入进行 2 分频，并将该值用作 Δ-Σ 调制时钟。
  4. SPI_SCK（SPU 总线时钟）信号（作为 SPI 控制器的 MCU 的输出）输入到第二个 4 通道输出 LVCMOS 缓冲器 LMK1C1104，以便为 SPI 数据传输获取四个相同的同相时钟信号。
  5. 四条 SPI_SCK 线路（SCLK1 至 SCLK4）被馈送到每个 ADC 的 SCLK 输入端，从而确保所有 ADC 都在共享 SPI 总线上同步运行。
  6. 使用了四条单独的 CS 线路，这些线路由 MSPM0+ MCU 的 SPI 外设自动生成和控制。
  7. 当新的 ADC 样本就绪时，每个 AMC131M03 都会将 DRDY 输出引脚（DRDY1 至 DRDY4）置为有效，从而提醒 MCU 有新的数据样本可用。
  8. 检测到 DRDY 下降沿后，MSPM0+ MCU 使用 DMA 模块中的一个 SPI 和两个 DMA 通道，从各 AMC131M0X 器件读入电压和电流样本。四个独立 ADC 同时生成四个 DRDY 信号，但由于 ADC 共享同一个 SPI 总线，MCU 将按顺序读取 ADC。
  9. MCU 还通过电路板上 XDS110 调试程序的 USB Type-C 接口或外部 FTDI 连接器与 PC GUI 进行通信。
  10. 来自 MCU 的 ACT 和 REACT 输出信号表示用于精确测量和校准的有功和无功电能脉冲。这两个信号都是根据参考表校准电表所需的关键信号。

MSPM0+ MCU 具有内部上电复位 (POR) 以及 POR 和欠压复位 (BOR) 电源监测器，该监测器具有四个可配置的阈值电压。

此参考设计可通过 USB Type-C 连接器或标记的接头施加 5V 电压，或在指定接头引脚上施加 3.3V 电压。有关为电路板供电的正确跳线连接的详细信息，请参阅 节 3.3.2。

USB Type-C 接口可用于对 MSPM0G3507 进行编程和调试。该接口为隔离式，可用于通过 USB 电源向系统提供 5V 供电。如果选择 5V 选项，则 USB Type-C 接口的隔离不会生效。

此参考设计还提供了两种通过蓝牙传输计量参数数据的选项：一种是使用带全无源器件（分立式实施）的 CC2340 蓝牙低耗能子系统，另一种使用基于 CC2340 的蓝牙模块。

TIDA-010244 基于 MSPM0G3507 和 AMC131M03 的三相电能测量方框图图 2-1 基于 MSPM0G3507 和 AMC131M03 的三相电能测量方框图