模數(shù)轉(zhuǎn)換器SC1254在交流線路監(jiān)控器的應(yīng)用

交流電流監(jiān)控器是一種將系統(tǒng)中模擬量信號采集后，采用先進的微處理器進行智能控制，對輸入的信號經(jīng)過CPU運算處理后，由高亮度的LED進行清晰直觀顯示。

交流線路監(jiān)控器可以實時捕獲和記錄頻率、電壓和電流擾動、諧波電壓振幅和電壓不平衡，從而達到監(jiān)測特定負(fù)載下傳輸電能的實時質(zhì)量。從簡單的單相線路故障探測器到高精度的多相系統(tǒng)都有交流線路監(jiān)控器的身影，這些監(jiān)控器因應(yīng)用場景不同在功能、測量精度和成本上各有不同。

為特定的應(yīng)用場景選擇交流線路監(jiān)視器基本上是非常簡單的。大多數(shù)現(xiàn)代交流線路監(jiān)控器使用一個或多個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)將電力線路模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，然后采用本地高速處理器對經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進行處理(參見下圖)。這種方法使線路監(jiān)控器可以獲取到許多有用的操作參數(shù)。通常通過對電壓和電流數(shù)據(jù)的操作處理來計算峰值和平均功率輸出、功率因數(shù)角度、諧波電壓幅值和線路頻率等參數(shù)。

交流線路監(jiān)控器框圖

開發(fā)人員對任何特定交流線路監(jiān)視器的選擇最終都取決于終端應(yīng)用場景的需要。例如，公用事業(yè)電能表是計費過程的核心，如果公用事業(yè)電能表的功能不夠強大，就會影響到服務(wù)提供商的利潤或客戶的支出。對于這類精密應(yīng)用，線路監(jiān)視器的設(shè)計必須面向高精度和防篡改操作，并且很可能使用獨立的ADCs(同時觸發(fā))來測量電壓和電流，并將電壓-電流相移誤差最小化，如下圖所示。該線路監(jiān)視器還將使用高精度(如24位)ADC，以提供額定測量精度所需的有效位數(shù)(ENOB)。

交流線路監(jiān)控器示例

與公用電表的例子相比，僅需要檢測嚴(yán)重故障和測量負(fù)載效率的系統(tǒng)的復(fù)雜程度就要低得多，可能只會使用一個低成本的、單個10位-12位的低成本ADC(參見下圖)，同時集成信號處理功能。公用系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)學(xué)運算要求使用高性能的微控制器(MCU)或數(shù)字信號處理器(DSP)，而線路故障監(jiān)控器僅需要小型狀態(tài)機或低成本普通MCU。

交流線路監(jiān)控著寶貴的交流線路，確保其可靠性，避免潛在的電力故障。這些交流線路監(jiān)視器根據(jù)不同的應(yīng)用場景有著不同的形狀、大小和功能集。芯熾四通道14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)SC1254(兼容ADI的AD9253)提供了一種靈活的、占用空間小的、成本有效的交流線路監(jiān)控解決方案，可以為中等復(fù)雜性的交流線路監(jiān)控應(yīng)用場景提供較好的服務(wù)。

SC1254主要性能

1.8V單電源供電

低功耗：每通道110mW(110MSps)

信噪比(SNR)：73dB(至奈奎斯特頻率)

微分非線性(DNL)：±0.75LSB(典型值)

積分非線性(INL)：±2.5LSB(典型值)

串行LVDS

2VP-P輸入電壓范圍

QFN-48封裝7mm×7mm

目前，一些終端應(yīng)用的發(fā)展正在推動交流線路監(jiān)視器使用的增長。例如，不斷擴大的數(shù)據(jù)處理中心不僅需要監(jiān)控數(shù)據(jù)處理運行中消耗的電力，還需要監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的用電情況，如采暖空調(diào)，照明，安全，通信等，以期達到在各方面高效運行。就連從事建筑和基礎(chǔ)設(shè)施項目的建筑工人們也在他們的便攜式發(fā)電機上安裝了交流電源監(jiān)控器，以保護昂貴的設(shè)備不受線路頻率不穩(wěn)定、電力瞬變等其他異常因素的影響。此外，在醫(yī)療設(shè)施、研究實驗室和工業(yè)綜合體中也有長期使用交流線路監(jiān)控器的應(yīng)用。

如果線路電源對特定應(yīng)用是非常關(guān)鍵的，那么幾乎可以肯定的是，必然有交流線路監(jiān)控器正在工作，密切監(jiān)視著電力運行情況。將芯熾四通道14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)SC1254(兼容ADI的AD9253)應(yīng)用于交流線路監(jiān)控器，其參數(shù)、性能等各方面毫不遜色于兼容器件。

審核編輯：湯梓紅