ALLGEMEINE BESCHREIBUNG

Der ADE7758 ist ein hochpräziser 3-Phasen-IC zur Messung der elektrischen Energie mit einer seriellen Schnittstelle und zwei Impulsausgängen. Der ADE7758 enthält Σ-Δ-ADCs zweiter Ordnung, einen digitalen Integrator, Referenzschaltungen, einen Temperatursensor und die gesamte Signalverarbeitung, die für die Messung von Wirk-, Blind- und Scheinenergie sowie für Effektivwertberechnungen erforderlich ist. Der ADE7758 eignet sich für die Messung von Wirk-, Blind- und Scheinenergie in verschiedenen 3-Phasen-Konfigurationen, wie z.B. WYE- oder DELTA-Dienste, sowohl mit drei als auch mit vier Leitern. Der ADE7758 bietet Systemkalibrierungsfunktionen für jede Phase, d.h. Effektivwert-Offsetkorrektur, Phasenkalibrierung und Leistungskalibrierung. Der logische Ausgang APCF liefert Informationen über die Wirkleistung und der logische Ausgang VARCF liefert Informationen über die momentane Blind- oder Scheinleistung. Der ADE7758 verfügt über ein Waveform Sample Register, das den Zugriff auf die ADC-Ausgänge ermöglicht. Der Baustein verfügt außerdem über eine Erkennungsschaltung für kurzzeitige Schwankungen der Nieder- oder Hochspannung. Die Spannungsschwellenwerte und die Dauer (Anzahl der Halbzeilenzyklen) der Schwankungen sind vom Benutzer programmierbar. Eine Nulldurchgangserkennung wird mit dem Nulldurchgangspunkt der Netzspannung einer der drei Phasen synchronisiert. Diese Information kann verwendet werden, um die Periode eines der drei Spannungseingänge zu messen. Die Nulldurchgangserkennung wird innerhalb des Chips für den Modus zur Akkumulation der Leitungszyklusenergie verwendet. Dieser Modus ermöglicht eine schnellere und genauere Kalibrierung, indem die Energieakkumulation mit einer ganzzahligen Anzahl von Leitungszyklen synchronisiert wird. Die Daten werden vom ADE7758 über die serielle SPI-Schnittstelle gelesen. Der Interrupt-Request-Ausgang (IRQ) ist ein Open-Drain-Ausgang mit aktiver Low-Logik. Der IRQ-Ausgang wird aktiv low, wenn ein oder mehrere Interrupt-Ereignisse im ADE7758 aufgetreten sind. Ein Statusregister zeigt die Art des Interrupts an. Der ADE7758 befindet sich in einem 24-poligen SOIC-Gehäuse.

 

FEATURES

Hochgenau; unterstützt IEC 60687, IEC 61036, IEC 61268, IEC 62053-21, IEC 62053-22 und IEC 62053-23

Kompatibel mit 3-Phasen/3-Leiter, 3-Phasen/4-Leiter und anderen 3-Phasen-Diensten

Weniger als 0,1% Wirkleistungsfehler über einen dynamischen Bereich von 1000 bis 1 bei 25°C

Liefert Wirk-/Blind-/Scheinenergie, Spannungs-Effektivwert, Strom-Effektivwert und abgetastete Wellenformdaten

Zwei Impulsausgänge, einer für Wirkleistung und der andere wählbar zwischen Blind- und Scheinleistung mit programmierbarer Frequenz

Digitale Kalibrierung von Leistung, Phase und Effektivwert-Offset

Benutzerprogrammierbare Schwellenwerte auf dem Chip für die Erkennung von SAG- und Überspannungen im Netz

Ein digitaler On-Chip-Integrator ermöglicht eine direkte Schnittstelle zu Stromsensoren mit di/dt-Ausgang

Ein PGA im Stromkanal ermöglicht eine direkte Schnittstelle zu Stromwandlern

Eine SPI-kompatible serielle Schnittstelle mit IRQ Proprietäre ADCs und DSP sorgen für hohe Genauigkeit bei großen Schwankungen der Umgebungsbedingungen und der Zeit

Referenz 2,4 V (Drift 30 ppm/°C typisch) mit externer Übersteuerungsmöglichkeit

Einzelne 5-V-Versorgung, geringer Stromverbrauch (typisch 70 mW)

 

ARBEITSTHEORIE

ANTIALIASING-FILTER

Dieser Filter verhindert Aliasing, das ein Artefakt aller abgetasteten Systeme ist. Eingangssignale mit Frequenzkomponenten, die höher sind als die halbe ADC-Abtastrate, verzerren das abgetastete Signal mit einer Frequenz unterhalb der halben Abtastrate. Dies geschieht bei allen ADCs, unabhängig von der Architektur. Die Kombination der hohen Abtastrate ∑-Δ ADC des ADE7758 mit der relativ geringen Bandbreite des Energiezählers ermöglicht die Verwendung eines sehr einfachen Tiefpassfilters (LPF) als Antialiasing-Filter. Ein einfacher RC-Filter (einpolig) mit einer Eckfrequenz von 10 kHz erzeugt eine Dämpfung von etwa 40 dB bei 833 kHz. Dies ist in der Regel ausreichend, um die Auswirkungen von Aliasing zu beseitigen.

ANALOGE EINGÄNGE

Der ADE7758 hat sechs analoge Eingänge, die in zwei Kanäle unterteilt sind: Strom und Spannung. Der Stromkanal besteht aus drei Paaren von vollständig differentiellen Spannungseingängen: IAP und IAN, IBP und IBN, und ICP und ICN. Diese voll differenziellen Spannungseingangspaare haben ein maximales Differenzsignal von ±0,5 V. Der Stromkanal verfügt über einen programmierbaren Verstärker (PGA) mit einer wählbaren Verstärkung von 1, 2 oder 4. Zusätzlich zum PGA verfügen die Stromkanäle auch über eine Auswahl des Full-Scale-Eingangsbereichs für den ADC. Die Auswahl des analogen Eingangsbereichs des ADC erfolgt ebenfalls über das Gain-Register (siehe Abbildung 38). Wie bereits erwähnt, beträgt die maximale differentielle Eingangsspannung ±0,5 V. Durch die Verwendung von Bit 3 und Bit 4 im Gain-Register kann die maximale ADC-Eingangsspannung jedoch auf ±0,5 V, ±0,25 V oder ±0,125 V für die Stromkanäle eingestellt werden. Dies wird durch die Einstellung der ADC-Referenz erreicht (siehe Abschnitt Referenzschaltung).