‌STEVAL-C34KPM1高精度电流/功率监测套件技术解析与应用指南

STMicroelectronics STEVAL-C34KPM1扩展套件用于评估TSC1641电流和功率监控器的性能。TSC1641是一款16位高精度电流和功率监控器，设有MIPI ^I3C^ /^I2C^接口。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-C34KPM1扩展套件数据手册.pdf

STEVAL-C34KPM1板基于双通道功率监控器测量高达60V电压、高达10A负载电流以及温度。电流测量可以是高侧、低侧和双向测量。可以在电路板上施加模拟滤波器。

特性

• 用于STEVAL-STWINBX1评估板的理想插件
• 16位双通道，用于电流、电压和功率监控
• 温度监测
• 简单的数字连接，具有高达1MHz的 ^I2C^ ，兼容高达12.5MHz的MIPI^I3C^
• 总转换时间: 128µs至32.768ms
• 电源范围：2.7 V至3.6 V
• 在过压/欠压、过流/欠流、过功率或过热情况下生成警报信号
• 负载电压检测：0V至60V
• 电源输入：3.3V

概述

STEVAL-C34KPM1高精度电流/功率监测套件技术解析与应用指南‌

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‌一、核心器件与套件功能概述‌

STEVAL-C34KPM1是STMicroelectronics推出的高精度电流/功率监测扩展套件，核心器件为‌TSC1641‌——一款16位分辨率、支持I²C/MIPI I3C接口的模拟前端(AFE)。其核心功能包括：

• ‌多参数监测‌：支持0-60V负载电压、±10A双向电流（高/低侧均可）、实时功率及温度测量。
• ‌高速接口‌：I²C通信速率达1MHz，兼容MIPI I3C（12.5MHz），适合高速数据采集场景。
• ‌可编程转换时间‌：128μs至32.768ms灵活配置，平衡精度与响应速度需求。

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‌二、硬件设计关键特性‌

1. ‌模块化架构‌
   • 包含STEVAL-C34PM01扩展板（集成TSC1641）和34pin FPC柔性电缆，支持即插即用。
   • 专为STWIN.box（STEVAL-STWINBX1）工业传感开发套件优化，兼容FP-SNS-DATALOG2高速数据记录固件包。
2. ‌电路设计亮点‌
   • ‌输入保护‌：TVS二极管（ESDALC6V1-1M2）提供静电防护，100nF+10μF两级电源滤波降低噪声。
   • ‌灵活测量拓扑‌：通过跳线配置高/低侧电流检测，5mΩ分流电阻实现低损耗采样。
   • ‌报警功能‌：硬件触发过压/欠压、过流、过功率及超温事件警报（如INT1引脚输出）。
3. ‌接口设计‌
   • 34pin连接器采用奇偶引脚分列布局（见图2），简化PCB布线。
   • I²C地址固定为0x40（1000000b），支持多设备级联。

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‌三、典型应用场景与参数优化建议‌

‌1. 工业传感器网络‌

• ‌优势‌：TSC1641的16bit ADC精度（±0.1%典型误差）满足PLC/DCS系统对电流环的高精度需求。
• ‌配置建议‌：
  • 启用内部数字滤波，抑制电机启停导致的采样波动。
  • 设置32.768ms转换时间以最大化50Hz工频噪声抑制。

‌2. 能源计量系统‌

• ‌动态范围适配‌：
  • 60V量程下，通过分压电阻扩展高压测量（需校准非线性误差）。
  • 双向电流检测适用于光伏微逆变器中的能量回流监测。

‌3. 快速故障诊断‌

• 利用DRDY引脚触发中断，实现μs级过流事件捕获（需配合STM32的EXTI功能）。

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‌四、开发资源与注意事项‌

• ‌配套资源‌：
  • STM32Cube功能包（FP-SNS-DATALOG2）提供即用型驱动库。
  • 原理图（图1）标注了所有关键元件参数，如R3=5mΩ shunt电阻的选型直接影响电流测量精度。
• ‌设计警示‌：
  • 避免VDD超过3.6V（TSC1641绝对最大值），建议TVS管就近布局。
  • 柔性电缆弯曲半径需>5mm以防止信号完整性劣化（参考STEVAL-FLTCB02规格）。