概述
ADE7912/[ADE7913]是隔離式3通道Σ-Δ型ADC，可用于多種應(yīng)用，如基于分流器的三相電表、電能質(zhì)量監(jiān)控、太陽能逆變器、過程監(jiān)控和保護(hù)器件。數(shù)據(jù)和電源隔離采用ADI公司的iCoupler ^?^ 技術(shù)。ADE7912集成兩個24位ADC，而ADE7913集成三個ADC。電流ADC可在3 kHz信號帶寬內(nèi)提供67 dB信噪比，而電壓ADC可在相同的帶寬內(nèi)提供72 dB信噪比。其中一個通道在分流器用于電流感應(yīng)時專門用來測量該分流器的電壓。最多兩個額外的通道專用于測量電壓，通常采用電阻分壓器來檢測電壓。一個電壓通道可用于測量芯片溫度，測量時使用內(nèi)部傳感器。ADE7913提供三個通道：一個電流通道和兩個電壓通道。ADE7912有一個電壓通道，其他方面與ADE7913相同。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADE7912 ADE7913內(nèi)置SPI接口的2通道、隔離式Σ-Δ型ADC技術(shù)手冊.pdf

應(yīng)用

• 基于三相電流檢測
• 電力質(zhì)量監(jiān)控
• 太陽能逆變器
• 過程監(jiān)控
• 保護(hù)器件隔離傳感器接口
• 工業(yè)PLC

特性

• 兩個隔離式Σ-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（同步采樣ADC）
• 集成 isoPower，隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器
• 片內(nèi)溫度傳感器
• 四線式SPI串行接口
• 多達(dá)4個ADE7912/ADE7913器件由單個晶振或外部時鐘計時
• 多個ADE7912/ADE7913器件同步
• 電流通道峰值輸入范圍為±31.25 mV
• 電壓通道峰值輸入范圍為±500 mV
• 基準(zhǔn)電壓漂移：10 ppm/°C（典型值）
• 3.3 V單電源
• 20引腳、寬體SOIC封裝，爬電距離為8.3 mm
• 工作溫度：-40°C至+85°C
• 安全和法規(guī)認(rèn)證
  • UL認(rèn)證
    – 1分鐘5000 V rms，符合UL 1577
  • CSA元件驗收通知5A
    – IEC 61010-1：300 V rms
  • VDE合格證書
    – DIN VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    – VIORM = 846 V峰值

應(yīng)用電路

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

模擬輸入

ADE7913 有三個模擬輸入：一個電流通道和兩個電壓通道。ADE7912 不包含第二個電壓通道。電流通道采用全差分電壓輸入引腳 IP 和 IM，其最大差分信號電平為 ±31.25 mV。電壓輸入引腳 VIP 和 V2P 處的最大差分 V_{IP} 信號電平也為 ±31.25 mV。IM 輸入引腳允許的最大 V_{IM} 信號電平為 ±25 mV。

圖 23 展示了電流通道的原理圖以及 IM 引腳最大輸入電壓的關(guān)系。

需要注意的是，電流通道通過檢測分流電阻兩端的電壓來感知電流（見圖 22 ），因此，電流通道采用偽差分配置，類似于電壓通道配置（見圖 24 ）。

電壓通道：VIP 和 V2P 這兩個偽差分、單端電壓輸入引腳對 VM 具有 ±500 mV 的最大輸入電壓。VM 輸入引腳處允許的最大信號電平為 ±25 mV。圖 24 展示了電壓通道輸入及其與最大峰值電壓的關(guān)系。

模數(shù)轉(zhuǎn)換

ADE7912/ADE7913 有三個二階 Σ - Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。為簡單起見，圖 25 中的框圖展示了一階 Σ - Δ ADC，該轉(zhuǎn)換器由 Σ - Δ 調(diào)制器和數(shù)字低通濾波器組成，二者由數(shù)字隔離模塊隔開。

Σ - Δ 調(diào)制器將輸入信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行流，其速率由采樣時鐘決定。在 ADE7912/ADE7913 中，采樣時鐘等于 CLKIN/4（當(dāng) CLKIN = 4.096 MHz 時，為 1.024 MHz ）。1 位 DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的輸出在反饋環(huán)路中被驅(qū)動，用于抵消輸入信號。如果環(huán)路增益足夠大，DAC 輸出的平均值（因此，位流）可以接近輸入信號電平。對于單個采樣間隔內(nèi)的給定 ADC 值，1 位 ADC 的數(shù)據(jù)實際上可以忽略不計。只有對大量樣本進(jìn)行平均才能得到有意義的結(jié)果。這種平均是 ADC 數(shù)字低通濾波器的一部分，數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字隔離器后，低通濾波器通過對大量位流進(jìn)行平均，生成與輸入信號電平成比例的 24 位數(shù)據(jù)字。

Σ - Δ 轉(zhuǎn)換器采用兩種技術(shù)，從本質(zhì)上的 1 位轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)高分辨率。第一種技術(shù)是過采樣。過采樣意味著信號以遠(yuǎn)高于感興趣帶寬的速率進(jìn)行采樣。例如，在 ADE7912/ADE7913 中，當(dāng) CLKIN = 4.096 MHz 時，采樣速率為 1.024 MHz，感興趣的帶寬為 40 Hz 至 3.3 kHz。過采樣的效果是將量化噪聲（與采樣相關(guān)的噪聲）分散到更寬的帶寬上。隨著噪聲在更寬的帶寬上擴(kuò)散，感興趣帶寬內(nèi)的量化噪聲會降低，如圖 26 所示。

然而，僅靠過采樣不足以改善感興趣頻段內(nèi)的信噪比（SNR）。例如，需要過采樣因子為 6（或 6 dB ）才能將信噪比提高到合理水平，此時可以將量化噪聲整形，使大部分噪聲位于更高的頻率。噪聲整形是第二種實現(xiàn)高分辨率的技術(shù)，在 Σ - Δ 調(diào)制器中，噪聲由積分器整形，積分器具有高通特性，可對量化噪聲進(jìn)行整形。結(jié)果是大部分噪聲位于更高的頻率，可被數(shù)字低通濾波器去除。這種噪聲整形如圖 26 所示。