提高电力线监控的系统级性能和鲁棒性

对于许多应用，监测电力线意味着使用电流互感器和电阻分压器网络来检测三相以及零线电压和电流，如图1所示。AD7606B具有高输入阻抗，可以直接与传感器接口，简化了数据采集系统设计，因为AD7606B提供了所有必需的构建模块。

图1.AD7606B在典型电力线监控应用中的应用。

AD7606B片内集成了10个独立的信号链，尽管采用5 V单电源供电，仍可接受±5 V或±<> V真双极性模拟输入信号。这些特性免除了增设驱动器运算放大器和外部双极性电源的需要。

每个通道均由21 V模拟输入箝位保护、具有5 MΩ输入阻抗的阻性可编程增益放大器、一阶抗混叠滤波器和16位SAR ADC组成。此外，还包括一个过采样率高达256的可选数字平均滤波器和一个低漂移2.5 V基准电压源，以帮助构建完整的电力线数据采集系统。

除了提供完整的模拟信号链外，AD7606B还具有大量校准和诊断功能，可提高系统级性能和鲁棒性。

直接传感器接口

与AD7606不同，AD7606B的输入阻抗已提高到5 MΩ，使其能够直接与各种传感器接口，同时具有两个直接的优点：

外部串联电阻（例如滤波或电阻分压器网络）引入的增益误差减小。

传感器断开连接时看到的偏移减小，从而可以轻松实现传感器断开检测功能。

外部电阻引起的增益误差

在工厂修整中，对R有严格的控制FB和 R在（典型值为5 MΩ），以便精确设置AD7606B增益。但是，如果在前端放置一个外部电阻，如图1所示，则实际增益与理想的调整R不同。FB/R在.

R 越高滤波器，增益误差越大，需要在控制器侧进行补偿。但 R 越高在，效果越小，R越小滤波器会有。与AD7606的1 MΩ输入阻抗不同，AD7606B具有5 MΩ输入，这意味着对于相同串联电阻，增益误差将减少约1/5（R滤波器），无需任何校准，如图2所示。

图2.串联电阻引入的增益误差。

但是，通过在软件模式下使用AD7606B，可以在片内自动补偿每个通道的系统增益误差，完全无需在控制器端进行任何增益校准计算。

传感器断开检测

传统上，具有下拉电阻（R帕金森）与传感器并联（电流互感器如图1所示），允许用户通过监控低于20 LSB的ADC输出代码是否重复多个样本（N）来检测传感器何时断开。

建议有一个 R帕金森远大于传感器的源阻抗，以最小化该并联电阻可能引入的误差。但是，R 越大帕金森，则传感器断开连接时生成的ADC输出代码越大，这是不希望的。较大的ADC输出代码可能会导致传感器断开连接。因为AD7606B具有更大的R在比AD7606，对于给定的R帕金森，如果传感器断开连接，ADC输出代码会更低，如图3所示，从而降低了误报的风险。

图3.传感器与ADC模拟输入断开时的失调误差。

当AD7606B进入软件模式时，具有开路检测功能，消除了检测传感器断开的后端软件的负担。在对样本数N（图3示例中的N = 4）进行编程后，如果报告较小直流值的多个样本的模拟输入仍然存在，则算法将自动运行并在模拟输入信号断开时置位一个标志。

图4.传感器断开检测。

系统级性能

系统偏移校准

如图1所示，使用一对外部电阻时，它们之间的任何不匹配都会导致失调。当传感器接地时，该失调可以作为ADC输出代码进行测量。然后，通过对相应的通道失调寄存器进行编程，可以在转换结果中添加或减去–128 LSB至+127 LSB的失调，以补偿该系统失调。

系统相位校准

CONVST 引脚管理转换的开始，以便在所有通道上同时触发该过程。然而，在通过电流互感器（CT）测量电流，而电压通过分压器按比例缩小的应用中，电流和电压通道之间会出现相位不匹配。为了补偿这一点，AD7606B可以延迟任何通道上的采样时刻，以便输出信号可以同相重新对齐，如图5所示。

图5.相位重新对准。

系统稳健性

为了提高系统可靠性，片上集成了多种诊断功能，即：

每个通道上的过压/欠压比较器。

一种接口检查，用于在每个通道上输出固定数据以验证通信。

如果尝试写入或读取无效寄存器，则 SPI 读/写无效警报。

如果启动转换后，“忙”线路持续的时间超过正常时间，则会发出“忙”卡在高电平警报。

如果检测到内部LDO稳压器上完全复位、部分复位或上电复位的复位，则复位检测会发出警报。

CRC可以在存储器映射，ROM和每个接口通信中执行，以确保正确的初始化和/或操作。

结论

AD7606B为市场带来了完整的片上数据采集系统。实现了所有模拟前端构建模块。它提供一整套高级诊断功能，以及增益、失调和相位校准。这样，AD7606B降低了元件成本和系统设计复杂性，简化了电力线监控应用的设计过程。

审核编辑：郭婷