计量与电能监控

ADE9000是一款高度精确的完全集成式多相电能和电源质量监控器件。该器件具有出色的模拟性能和数字信号处理(DSP)内核，可在宽动态范围内实现精确的电能监控。集成的高端基准电压源确保整个通道（包括可编程增益放大器(PGA)和模数转换器(ADC)）在整个温度范围内实现低漂移，总漂移低于±25 ppm/°C（最大值）。

ADE9000能够对rms、有功、无功、视在功率和电能进行总值和基波测量，提供了完整的电源监控功能。DIP和SWELL监控、频率、相位角、电压总谐波失真(VTHD)、电流总谐波失真(ITHD)和功率因数测量等高级功能可以实现电源质量测量。根据IEC 61000-4-30 S类计算的½周期rms和10个周期rms/12个周期rms提供瞬时rms测量，从而可进行实时监控。

ADE9000提供灵活的波形缓冲器，它以32 kSPS或8 kSPS的固定数据速率或基于线路频率而变化的采样速率存储样本，从而确保每个线路周期正好提供128个点。重采样可简化外部处理器中至少50个谐波的快速傅立叶变换(FFT)计算。

ADE9000紧密集成采集和计算引擎，从而简化了电能和电源质量监控系统的实现。集成的ADC和DSP引擎通过用户可访问的寄存器计算各种参数并提供数据，或者通过中断引脚指示事件。ADE9000集成七个专用ADC通道，可在3相系统或多达三个单相系统上使用。它支持使用电流互感器(CT)或罗氏线圈来进行电流测量。由于集成数字积分器，因此罗氏线圈无需分立式积分器。

ADE9000极大地简化了电源监控系统中的计算。利用简单的主机微控制器，ADE9000可用于设计独立监控或保护系统，或用于将数据上传至云的低成本节点。

请注意，在整篇数据手册中，多功能引脚（如CF4/EVENT/DREADY）由整个引脚名称或引脚的单个功能表示；例如，EVENT即表示仅与此功能相关。

应用

• 电能和电源监控
• 电力质量监控
• 电力保护设备
• 机械健康状况
• 智能配电单元
• 三相电表

ADE9078是一款高度精确的完全集成式电能计量器件。支持电流互感器(CT)和罗氏线圈传感器接口，ADE9078支持用户开发3相计量平台，可实现1级和0.2级高性能电表。

ADE9078集成7个高性能ADC和1个灵活的DSP内核。集成的高端基准电压源确保在整个温度范围内实现低漂移，同时每通道总漂移低于±25 ppm/°C（最大值），且每通道包含可编程增益放大器(PGA)和ADC。

ADE9078提供灵活的波形缓冲器，它以固定数据速率或基于线路频率而变化的采样速率存储样本，从而确保每个周波正好提供64点。根据IEC 61000-4-7，通过这两个选项可在外部处理器中轻松实现符合IEC 61000-4-7标准的谐波分析。

提供两种功率模式以便实现窃电检测：PSM2使用低功耗比较器将电流通道和阈值作比较，并指示该值是否超过IRQ0和IRQ1输出；在窃电期间，PSM1可对电流和电压有效值（xVRMS和xIRMS）、有功功率和无功功率进行快速测量。

ADE9078支持高级和高精度的电能测量，实现一个平台涵盖各种高端计量特性组合涵盖多种多功能电能表应用，具有出色的模拟性能。

应用

• 三相电表
• 电力质量监控
• 保护器件

ADE7880是一款高精度、三相电能计量IC，采用串行接口，并提供三路灵活的脉冲输出。该器件内置多个二阶Σ-Δ型模数转换器(ADC)、数字积分器、基准电压源电路及所有必需的信号处理电路，实现总（基波和谐波）有功/视在功率测量和有效值计算，以及基波有功/无功功率测量。此外，ADE7880可以计算相位和零线电流以及相位电压上的谐波均方根、有功/无功/视在功率，以及所有相位的各谐波上功率因数和谐波失真。同时可针对所有电流和电压计算总谐波失真加噪声(THD+N)。一个固定功能数字信号处理器(DSP)负责实现这种信号处理。DSP程序存储在内部ROM存储器中。

ADE7880适合测量各种三线和四线的三相配置有功、无功和视在功率，例如Y形或三角形等。各相均具有系统校准功能，即均方根失调校正、相位校准和增益校准。CF1、CF2和CF3逻辑输出可提供许多功率信息：总有功/视在功率或电流均方根和值以及基波有功和无功功率。

ADE7880具有波形采样寄存器，允许访问所有ADC输出。这些器件还提供电能质量监控，如瞬时低压或高压检测、瞬时高电流变化、线电压周期测量以及相电压与电流之间的角度等。ADE7880可以利用SPI和I²C两个串行接口进行通信。专用高速数据采集(HSDC)端口可以与I²C配合使用，以访问ADC输出和实时功率信息。该器件还有两个中断请求引脚IRQ0和IRQ1，用来指示一个使能的中断事件已经发生。当ADE7880遭遇盗窃篡改时，三种专门设计的低功耗模式可确保电能累计的连续性。ADE7880提供40引脚LFCSP无铅封装，与ADE7854、ADE7858、ADE7868和ADE7878器件引脚兼容。

应用

• 电能计量系统
• 电力质量监控
• 太阳能反相器
• 过程监控
• 电力保护设备

图1所示电路是一款完全隔离的电流传感电路，自带隔离电源。 该电路具有极强的鲁棒性，可以安装在检测电阻附近，以实现精确的测量，最大程度地降低噪声拾取。 输出为来自一个Σ-Δ调制器的单路16 MHz位流，由一个DSP通过一个sinc³ 数字滤波器进行处理。

该电路是太阳能光伏(PV)转换器交流电流监测的理想选择，在这种应用中，峰值交流电压可能高达数百伏特，电流可能在几mA到25 A之间变化。

图1所示电路监控系统中的电流，可在高达+500 V的正高共模直流电压下工作，且误差小于0.2%。负载电流通过一个电路外部的分流电阻。分流电阻值应适当选择，使得在最大负载电流时分流电压约为500 mV。

与外部PNP晶体管配合使用时， AD8212 能在具有大于500 V的正高共模电压情况下，精确放大小差分输入电压。

电流隔离由四通道隔离器ADuM5402提供。这不仅是为了提供保护，而且还可将下游电路与高共模电压隔离开来。除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供+3.3 V隔离电源。

AD7171 的测量结果通过一个简单的双线SPI兼容型串行接口，以数字码形式提供。

这一器件组合实现了一款精确的正高压供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。

图1所示的完全隔离电路可监控−48 V独立通道的电流，精度优于1%。负载电流流经位于电路外部的分流电阻。分流电阻值应适当选择，使得在最大负载电流时分流电压约为50 mV。

AD7171 的测量结果以数字码形式通过一个简单的2线SPI兼容型隔离串行接口提供。隔离由四通道隔离器 ADuM5402 提供。除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供隔离+3.3 V电源。

这一器件组合实现了一款精确的高压负供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。测量精度主要取决于电阻容差和带隙基准电压源的精度，典型值优于1%。

锂离子(Li-Ion)电池组包含大量的电池单元，必须正确监控才能提高电池效率，延长电池寿命。图1所示电路中的6通道AD7280A 充当主监控器，向电池管理控制器(BMC)提供精确的测量数据。

AD7280A内置一个±3 ppm基准电压源，提供±1.6 mV的电池电压测量精度。ADC分辨率为12位，转换48个单元只需7 μs时间。

AD7280A位于电池管理系统(BMS)的高压端，具有一个菊花链接口，最多能将8个AD7280A堆叠在一起，以监控48个锂离子电池单元的电压。堆叠中的相邻AD7280A可以直接通信，向上向下传递数据，而无需隔离。堆叠底部的AD7280A主器件使用SPI接口与BMC通信，只有在这个地方才需要高压电流隔离，以便保护BMS的低压端。数字隔离器ADuM1201 和集成DC/DC转换器的隔离器ADuM5401共同提供所需的6通道隔离，构成一种紧凑、高性价比的解决方案。

发生瞬变后，或者连接、断开或关断监控电路时，高端电流监控器可能遇到过压情况。图1所示电路使用具有过压保护功能、作为差动放大器连接的 ADA4096-2运算放大器来监控高端电流。ADA4096-2具有输入过压保护功能，对于高于或低于供电轨的电压32 V以内的范围，不会发生反相或闩锁。

该电路采用可调低压差500 mA线性稳压器 ADP3336供电，如果需要，后者还可用于为系统其他器件供电。当设置为5 V输出时，输入电压范围为5.2 V至12 V。为了省电，可通过移除ADP3336电源来关断电流检测电路，而电源(例如太阳能电池板)仍可工作。

这样电压将施加于未上电的ADA4096-2输入端；但是，对于高出电源轨32 V以内的输入电压，不会发生锁存或损坏。如需较低的吞吐速率，AD7920也可在样本间休眠。AD7920在休眠时的最大功耗为5 ¬W，上电时为15 mW。在工作条件下，ADA4096-2仅需120 μA。工作电压为5 V时，功耗仅为0.6 mW。在关断模式下，ADP3336仅消耗1 μA。

锂离子(Li-Ion)电池组包含大量的电池单元，必须正确监控才能提高电池效率，延长电池寿命并确保安全性。图1所示电路中的6通道AD7280A器件充当主监控器，向系统演示平台(SDP-B)评估板提供精确的电压测量数据，而6通道 AD8280器件充当副监控器和保护系统。两个器件均采用8 V至30 V的单电源宽工作电压范围，工作温度范围为–40°C至+105°C工业温度范围。

AD7280A内置一个±3 ppm基准电压源，提供±1.6 mV的电池电压测量精度。ADC分辨率为12位，转换48个单元只需7 μs时间。

AD7280A具有电池平衡接口输出，用来控制外部FET晶体管，允许各电池放电，并强行使堆叠中的所有电池单元具有相同电压。

AD8280独立于主监控器工作，并提供报警功能，可指示超容差条件。该器件内置自用基准电压源和LDO，二者均完全采用电池组供电。基准电压源与外部电阻分压器一起，用来设置过压/欠压的跳变点。每个电池通道都含有可编程去毛刺(D/G)电路，以免瞬时输入电平引发报警。

AD7280A和AD8280位于电池管理系统(BMS)的高压端，具有一个菊花链接口，最多能将8个AD7280A和8个AD8280堆叠在一起，以监控48个锂离子电池单元的电压。堆叠中的相邻AD7280A和AD8280可以直接通信，向上向下传递数据，而无需隔离。

堆叠底部的主器件使用SPI接口和GPIO与SDP-B评估板通信，只有在这个地方才需要高压电流隔离，以便保护SDP-B板的低压端。数字隔离器ADuM1400, ADuM1401和集成DC-DC转换器的隔离器ADuM5404共同提供所需的11通道隔离，构成一种紧凑、高性价比的解决方案。ADuM5404还可为较低AD7280A的VDRIVE输入提供5 V隔离输出，并为ADuM1400和ADuM1401隔离器提供VDD2电源电压。