工业电源测量浅谈

利用低压组件进行测量

另一个解决方案是利用低压组件进行电源测量。在这一特定的情况下，我们所提及的组件都是使用低成本的5 V单电源进行模拟测量。图3示出了使用这些低成本、低电压组件的建议解决方案。来自隔离变压器的±10 V信号直接传输至差动放大器（例如TI公司的INA159）的输入端。100 kΩ电阻器的高输入阻抗与±30 V的最大输入电压使得这一连接成为可能。另外还可对内部电阻器进行微调，以达到最佳的线性度及共模抑制比(CMRR)。

随后可对输出信号进行电平转换并衰减到0.5 V ~ 4.5 V，然后直接传输到ADC（例如TI公司的ADS8365）。这款全新的16位6通道同步采样的低功耗SAR转换器通过6个ADC提供固有的采样和保持特性，该器件可用于电源测量应用。在该应用中，测量三相电压与三相电流。

使用ΔΣ转换器进行测量

第三种可选解决方案是使用ΔΣ ADC来转换输入信号。使用ΔΣ ADC转换器进行测量的主要优势之一是可以使用数字滤波器。数字滤波器不仅能够滤除转换器的量化噪声，而且还能以固有的方式对此类应用中存在的较大噪声定形，并将其排除在信号频带之外。在某些测量中除采用前面提到的6通道外还增加了另外两个通道。在这些情况下，也可以测量零线(neutral line)电压与电流。ΔΣ转换器（例如TI公司的ADS1204）具有四个16位性能独立的ΔΣ调制器。通过使用两个ADS1204转换器，可以同时从8个输入通道获得测量数据。

图4说明了四通道解决方案。INA159可对来自变压器的输入信号进行衰减并调节电平。ADS1204将此信号数字化，并提供位流输出。可编程数字滤波器（本例中为TI公司的AMC1210）可处理该位流并提供16位二进制输出，DSP或微控制器可利用该输出提供测量与控制算法功能。在这一特定的情况下，对于实时工业测量，推荐使用TI公司的TMS320F280x。

总结

当系统电源监视设备的设计存在非常高的电压时，可以使用现有的组件来创建简单、高性能、低成本电压与电流测量解决方案，上述解决方案仅为其中的几种而已。还有两种简单易用的方法：具有附加对被测信号模拟滤波功能的SAR转换器以及具有固有数字滤波器的ΔΣ转换器。这两款解决方案均可提供高性能测量。然而关于采用何种解决方案取决于给定应用的要求。

从历史的角度来看，发电站电压和电流测量之间的隔离由变压器提供，并且已被公认为是成本最低的、长期可靠的解决方案。最近我们还推出了其它的隔离技术，这些技术可能允许进行信号调节，并允许ADC转换在隔离层的发电站一端进行，以提高测量准确度。这一全新的隔离技术采用电容式隔离层（例如TI公司的ISO721）来提供高达6 kV的隔离（可能超出该值）。再参照图4，可以在ADS120x调制器与AMC1210数字滤波器之间实施隔离层，从而不需要再使用图1中的其它隔离变压器。在随后几个月里将推出更多的隔离产品，包括可在隔离层的高电位侧进行模拟测量的器件。