提高电力线监控应用的系统级性能和可靠性

背景知识对于许多应用，监视电源线意味着使用电流互感器和电阻分压器网络来感测三相和零序电流和电压，如图1所示。AD7606B具有高输入阻抗，可以直接连接至传感器。
，它提供了所有必需的内置输入模块，从而简化了数据采集系统的设计。图1.典型电源线监控应用中的AD7606B。
AD7606B在芯片上集成了8个独立的信号链。即使使用单个5 V电源（不计算数字接口电压Vdrive），它仍然可以接受真正的双±10 V或±5 V极性模拟输入信号。
因此，不需要使用外部驱动运算放大器和外部双极电源。每个通道均包含一个21V模拟输入钳位保护电路，一个具有5MΩ输入阻抗的电阻可编程增益放大器，一阶抗混叠滤波器和一个16位SARADC。
此外，它还可以包括一个具有高达256的过采样率的数字平均滤波器和一个2.5 V的低温漂移基准电压源，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之外，AD7606B还提供许多校准和诊断功能，以提高系统级的性能和可靠性。
直接传感器接口与AD7606不同。 AD7606B的输入阻抗已增加到5MΩ，从而可以直接与各种传感器接口，从而获得两个好处：·减小的外部串联电阻（例如，滤波或电阻分压器网络）引起增益误差。
·断开传感器连接时，可以减少看到的偏移量，并且可以轻松实现传感器断开检测功能。出厂时，由外部电阻引起的增益误差被校正后，将严格控制PGA的RFB和RIN N（通常为5MΩ），以确保正确设置AD7606B的增益。
但是，如图1所示，如果在前端放置一个外部电阻，则实际增益与理想的调整RFB / RIN值之间将存在偏差。 RFILTER越高，增益误差越大，需要从控制器端进行补偿。
但是，RIN越高，相同过滤器的影响就越小。与输入阻抗为1MΩ的AD7606不同，AD7606B的阻抗为5MΩ，这意味着无需任何校准，相同串联电阻（RFILTER）的增益误差将减小到大约1/5，如图2所示。
图2 。由串联电阻引起的增益误差。
但是，通过在软件模式下使用AD7606B，可以基于每个通道在片上自动补偿系统增益误差，因此无需在控制器侧执行任何增益校准计算。传感器断开检测传统上，下拉电阻（RPD）与传感器并联（图1中所示的电流互感器），用户可以检测多个样本（N）的ADC输出代码是否重复小于20 LSB。
。传感器断开连接时。
建议使用比传感器的源阻抗大得多的RPD，以最大程度地减少由并联电阻引起的误差。但是，RPD越大，断开传感器连接时生成的ADC输出代码就越大，这不是我们期望的结果。
由于AD7606B的RIN大于AD7606，因此对于给定的RPD，如果断开传感器的连接，则ADC输出代码将减少（如图3所示），从而降低了错误警报的风险。图3.传感器与ADC的模拟输入断开连接时的偏置误差。
进入AD7606B的软件模式时，可以使用开路检测功能，而无需使用后端软件来检测传感器的断开连接。在对采样数N进行编程之后（在图4的示例中，N = 3），如果模拟输入保持少量的直流值（由几个采样报告），该算法将自动运行，并在出现以下情况时被判断为开路：模拟输入信号断开时，将标志位置1。
图4.传感器断开检测系统级别的性能。如图1所示，当使用一对外部电阻进行系统失调校准时，它们之间的任何不匹配都会导致失调。
当传感器接地时，该偏移量可以作为ADC输出代码进行测量。然后，可以对相应的通道偏移寄存器进行编程，以从转换结果中减去或减去–128 LSB至+127 LSB偏移，以补偿系统偏移。
系统相位校准CONVST引脚用于管理模数转换的启动，以同时触发所有通道上的过程。但是，对于通过电流互感器（CT）和vo测量电流的应用