TIDA-010037

使用独立 ADC 的高精度分相 CT 电量计参考设计

TIDA-010037

设计文件

概述

此参考设计使用高性能、多通道模数转换器 (ADC) 实现 0.1 类分相电能计量。独立 ADC 对电流互感器 (CT) 在 8kHz 时的输出进行取样,测量主交流电源各分支的电流和电压。该参考设计在宽输入电流范围(0.05 – 100 安培)下能达到很高的精度,在必要时还支持高采样频率,以实现独立谐波分析等高级电能质量功能。与集成 SoC 和应用特定的专用产品相比,通过使用独立 ADC 对 CT 输出进行采样,可以让设计人员更加灵活地选择计量微控制器。此参考设计使用 SimpleLink™ ARM Cortex-M4 主机微控制器计算电能计量参数。通过仅启用全部能量测量参数的子集,该设计还可以使用 32ksps 的 ADC 采样率。

特性
  • 电量计分相计量,符合 10000:1 输入范围的 ANSI C12.20 0.1 类有功电能精度要求
  • 有功和无功电能和功率、均方根 (RMS) 电流和电压、功率因数以及线路频率计算
  • 具有 5kV RMS 隔离的隔离式 RS-232 和 RS-485
  • 具有电流限制及过压和欠压保护的通信模块扩展
  • 在 50mA 至 100A 输入范围内进行了测试
  • 经过测试的完整参考设计(配有硬件文件和设计指南)
  • 当 ADC 采样率提高到 32ksps 时,仍可获得很高的有功电能精度
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设计文件和产品

设计文件

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参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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设计布局和元件的详细原理图

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包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

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用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

Precision ADCs

ADS131M04四通道、24 位、64kSPS、同步采样 Δ-Σ ADC

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RS-232 收发器

TRS3232E具有 +/-15kV IEC-ESD 保护的 3V 至 5.5V 双通道 250kbps RS-232 线路驱动器/接收器

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RS-485 和 RS-422 收发器

THVD1500具有 ±8-kV IEC ESD 保护功能且速率高达 500kbps 的 5V RS-485 收发器

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TVS 二极管

TVS180018V 平缓钳位浪涌保护器件

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数字隔离器

ISO7720EMC 性能优异的双通道、2/0、增强型数字隔离器

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数字隔离器

ISO7731EMC 性能优异的三通道、2/1、增强型数字隔离器

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电子保险丝和热插拔控制器

TPS25921L具有闭锁故障响应功能的 4.5V 至 18V、90mΩ、0.4A 至 1.6A 电子保险丝

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监控器和复位 IC

TPS3840具有手动复位和可编程复位时间延迟功能的毫微功耗高输入电压监控器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TPS709具有反向电流保护和使能功能的 150mA、30V、超低 IQ、低压降稳压器

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技术文档

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* 设计指南 使用独立…的高精度分相 CT 电量计参考设计 (Rev. B) PDF | HTML 2020年 10月 9日
设计指南 高精度分相 CT 电量计参考。使用独立 ADC 的设计 最新英语版本 (Rev.B) PDF | HTML 2019年 3月 31日

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