使用独立 ADC 的高精度分相 CT 电表参考设计

此参考设计使用高性能、多通道模数转换器 （ADC） 实现 0.1 类分相电能测量。独立的ADC以8 kHz对电流互感器（CT）的输出进行采样，以测量交流电源各支路的电流和电压。该参考设计可在宽输入电流范围 （0.05 – 100 安培） 内实现高精度，并支持高级电能质量功能（如单个谐波分析）所需的高采样频率。与集成SoC和专用专用应用产品相比，使用独立的ADC对CT输出进行采样，为设计人员在选择计量微控制器方面提供了更大的灵活性。该参考设计使用 SimpleLink™ ARM Cortex-M4 主机微控制器来计算能量测量参数。该设计还可以使用32 ksps的ADC采样速率，只需启用完整能量测量参数的子集。

特征

• 用于电表的分相计量，在 10000：1 输入范围内满足 ANSI C12.20 0.1 类有功电能精度要求
• 有功和无功功率、均方根 （RMS） 电流和电压、功率因数和线频计算
• 隔离式 RS-232 和 RS-485，带 5kV RMS 隔离
• 具有电流限制和过压和欠压保护的通信模块扩展
• 在 50mA 至 100A 输入范围内进行测试
• 完整、经过测试的参考设计，包含硬件文件和设计指南
• 当ADC采样速率提高到32 ksps时，仍能获得高有功电能精度

完全组装的电路板仅用于测试和性能验证，不出售。

设计文件和产品

设计文件

下载即用型系统文件，加快设计流程。

下载设计指南 — TIDA-010037

TIDUEM8B.PDF （5564 K）

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

下载原理图 — TIDA-010037

TIDRZB8.PDF （670 K）

设计布局和组件的详细原理图

下载物料清单 （BOM） — TIDA-010037

TIDRZB9.PDF （169 K）

设计组件、参考标志和制造商/零件号的完整列表

下载装配图 — TIDA-010037

TIDRZC0.PDF （429 K）

元件放置设计布局的详细概述

下载CAD/CAE 符号 — TIDA-010037

TIDRZC2.ZIP （16902 K）

用于 IC 组件的 3D 模型或 2D 工程图的文件

下载格伯文件 — TIDA-010037

TIDCFD3.ZIP （2336 K）

包含设计 PCB 的物理板层信息的设计文件

下载印刷电路板布局 — TIDA-010037

TIDRZC1.PDF （2166 K）

用于生成PCB设计布局的PCB层绘图文件

产品

在设计和潜在替代方案中包括 TI 产品。

数字隔离器

ISO7720 — 坚固的 EMC 双通道 2/0 增强型数字隔离器

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数字隔离器

ISO7731 — 坚固的 EMC 三通道 2/1 增强型数字隔离器

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静电放电和浪涌保护IC

TVS1800 — 18V平箍浪涌保护器件

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线性低压差 （LDO） 稳压器

TPS709 — 150mA、30V、超低 IQ 低压差稳压器，具有反向电流保护和使能功能

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精密 ADC （< =10MSPS）

ADS131M04 — 24 位、32kSPS、四通道、同步采样、Δ-Σ 模数转换器 （ADC）

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RS-232 收发器

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

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RS-485 和 RS-422 收发器

THVD1500 — 5V RS-485 收发器，最高可达 500 kbps，带 ±8kV IEC 静电放电保护

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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的纳功率高输入电压监控器

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EFUSES & HOT SWAP 控制器

TPS25921L — 4.5V 至 18V，90mΩ，0.4-1.6A eFuse，具有闭锁故障响应

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