【应用】交流线路监控不可或缺的“上帝之眼”:工业级隔离ADC

2016-01-26 世强

不断扩张的数据处理中心监控系统,越来越智能的工业电表,甚至于基础设施施工者经常使用的便携式发电机,从复杂到简单,无论大小,这些设备里都安装了交流线路监控器件,以此进行重要数据的转换与处理,必要时还可以防止昂贵的设备因为不稳定的电路频率、瞬变电压以及其他异常情况而损坏。一言以蔽之,对于相关应用,交流线路监控就像一只“上帝之眼”,观察并维护着整个系统的顺畅运行。


交流线路监控意味着实时的监测信号需要被传递给既定的负载,通过直接计算就可以从交流线路监控器处间接的获得许多有用的参数,比如峰值及平均输出功率、输出电压、输出电流、谐波电压幅值、线路频率等。对于指定的应用而言,选择一个交流线路监控器是一件很简单的事,除了满足终端应用的需求之外,唯一要考虑的就是电隔离的安全标准及方案的成本。


为了降低成本,对监控质量要求不高或只需要检测极少信息的应用而言,工程师有的时候会选择将一些电流或电压传感器结合并将检测结果传递给外界的电表或其他设备来完成监控的整个过程。这种监控手段虽然十分便捷,但在整体尺寸及电磁干扰方面却埋下了隐患,也无法满足未来系统扩展或升级的需求。而市面上部分针对电机控制的隔离型ADC虽然也可用在交流线路监控的应用中,但这类产品昂贵的价格对电源监控市场来说未免太过奢侈。


工业级隔离ADC带来低成本交流线路监控解决方案

为了解决上述问题,高性能模拟与混合信号IC领导厂商Silicon Labs推出了带隔离功能的低成本10位模拟数字转换器Si890x系列,用于电源系统的监控,该产品的典型应用框图如下图1所示,该框图大致可以分为3个模块,包含前侧输入端的交流线路,中部的隔离ADC Si890X,以后尾端的主控部分,交流电压及电流信号进过Si890X进行转换,主控则负责处理转换完成的数据并更根据预设的程序下达不同的指令。 

 

图1:Si890X系列交流线路监测示意框图


作为业内首款带隔离功能的10位ADC,Si890x系列器件提供2.5kV和5kV隔离等级,通过了UL、CSA 和 VDE认证,并满足高压系统严格的安全要求。该系列ADC提供UART、I2C和SPI 3种串行通信接口选项,可通过独立的串行端口将测量数据传送到系统控制器中。如图1所示Si890x系列器件还支持一个3通道模拟多路复用器(AMUX),这意味着Si890x系列隔离型ADC可同时监视三个不同的信号。16引脚 SOIC 宽体封装的小尺寸相较传统的变压器解决方案又更胜一筹。


          

图2:工业级隔离ADC Si890x系列

      

为了让开发人员更快地了解产品的性能,Silicon Labs还配套推出了Si890xPWR-KIT评估套件,如下图3,该套件包含主控MCU、提供UART、I2C和SPI串行端口,开发人员可通过该评估板展示和测量交流线电压(50/60Hz、110/220VAC)及电流。如需获取更多产品信息及样片申请可咨询世强。


图3:Si890xPWR-KIT评估套件

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