تطبيق محول تناظري رقمي عالي الأداء من 8 قنوات (CM2248) في أنظمة الطاقة

01 مقدمة

يُعد CM2248 عبارة عن محول تناظري رقمي (ADC) ذي 16 بت و8 قنوات أخذ عينات متزامنة، تم إطلاقه بواسطة شركة Simu Microelectronics. وتدمج كل قناة حماية من السحق للإدخال التناظري، ومرشحًا مضادًا للتداخل من الدرجة الثانية، ومضخم تتبع وحفظ، ومحول ADC ذو بنية SAR بسعة 16 بت، ومرشحًا رقميًا مرنًا على الرقاقة.

يعمل الجهاز CM2248 من مصدر طاقة واحد بجهد 5 فولت، مع دعم إشارات إدخال تناظرية ثنائية القطب حقيقية بقيم ±10 فولت أو ±5 فولت. ويمكن لجميع القنوات أن تأخذ عينات وتخرج البيانات بمعدل نقل يبلغ 200 ألف عينة في الثانية (kSPS). ويبلغ المعاوقة التناظرية للإدخال لكل قناة 1 ميجا أوم، ويمكن لدائرة الحماية من السحق على المدخلات تحمل جهد زائد يصل إلى ±16.5 فولت. ويتوافق الجهاز من حيث التوصيلات (pin-compatible) مع AD7606 من شركة ADI ومع ADS8588 من شركة TI.

مظهر الهيكل

ترتيب الدبابيس

مخطط البنية

مخطط الاتصال النموذجي

02 الميزات

(1)مدى الإدخال التناظري ثنائي القطب: ±10 فولت، ±5 فولت

(2)مصدر الطاقة التناظري 5 فولت، VDRIVE: من 2.3 فولت إلى 5 فولت

(3)8 قنوات إدخال ذات عينات متزامنة

(4)حزمة LQFP64 10 × 10

(5 ) حل كامل متكامل لاقتناء البيانات

--حماية بالتقيد في المدخل التناظري

--مخفئ إدخال مع مقاومة دخل تناظرية تبلغ 1 ميجاأوم

--مرشح تناظري مضاد للتشويش من الدرجة الثانية

--مصدر مرجعي دقيق ومُخَزن على الشريحة

--محول تناظري إلى رقمي 16 بت، 200 كيلو عينات في الثانية (جميع القنوات)

--إمكانية أخذ عينات زائدة من خلال الترشيف الرقمي

(6)واجهات متوازية/متدة مرنة

--متوافقة مع SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP

(7)الأداء

--التصاع الكهربائي للإدخال التناظري حتى 8 كيلوفولت

--معدل الضجيج 92 ديسيبل، تشويش كلي –105 ديسيبل

--±1 LSB INL، ±0.8 LSB DNL

--استهلاك منخفض للطاقة: 150 مللي واط في وضع التشغيل، 30 مللي واط في وضع الاستعداد

نظرة عامة على الحل 03

تتكون منظومة الطاقة من مكونين رئيسيين: النظام الأساسي (الجهد العالي، ويشمل المولدات، وشبكات الطاقة، والأحمال) والنظام الثانوي (الجهد المنخفض، الذي يضمن التشغيل الآمن والموثوق والاقتصادي للنظام الأساسي من خلال نُظُمه المعلوماتية وآليات التحكم). ولتقليل السعة المثبتة الكلية وتحسين موثوقية وكفاءة توريد الطاقة، أصبح الربط بين منظومات الطاقة اتجاهاً رئيسياً. ومع ذلك، فإن هذا يجعل الشبكة أكثر عرضة للمخاطر، حيث يمكن أن تهدد الأعطال المحلية منظومة الطاقة بأكملها. ونتيجة لذلك، أصبحت أنظمة مراقبة الطاقة جزءاً أساسياً لضمان التشغيل الموثوق للشبكة. ويُستخدم جهاز CM2248 بشكل أساسي في مجالين رئيسيين في منظومات الطاقة:

نظام مراقبة الطاقة

يمكن لأنظمة مراقبة الطاقة أن تراقب باستمرار الحالة التشغيلية لنظام الطاقة مع تسجيل البيانات والأحداث التي تحدث في النظام. وتشمل المعلمات الرئيسية التي يتم مراقبتها ما يلي:

1. الجهد: الجهد اللحظي، ومتجهات الجهد (القيمة الفعالة والطور)، ومتجهات الجهد الأساسية، ومتجهات الجهد التوافقي، إلخ.

2. التيار الكهربائي الحالي: التيار اللحظي، ومتجهات التيار، والمتجهات الأساسية والتوافقية

3. التردد

4. الطاقة: القدرة الفعالة، والقدرة التفاعلية، والقدرة الظاهرية

5. الطاقة: الطاقة الفعالة والطاقة التفاعلية

6. الحالة التشغيلية لمختلف المكونات

يُعد CM2248 واجهة أمامية تناظرية ذات 8 قنوات تأخذ عينات بشكل متزامن، مما يسهل قياس الجهد والتيار والاختلاف في الطور في الوقت الفعلي. ويتيح ذلك حساب معامل القدرة والقدرة الظاهرية والطاقة وغيرها بسهولة. بالإضافة إلى ذلك، فإن حمايته العالية من التفريغ الكهربائي الساكن (ESD) واختباراته الإنتاجية الدقيقة تجعله مناسبًا جدًا لتطبيقات أنظمة الطاقة.

دمج الطاقة الجديدة في الشبكة (الرياح، الشمس، إلخ)

لتشغيل الشبكة الكهربائية بشكل موثوق، توجد متطلبات صارمة لدمج مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. وتشمل هذه المتطلبات الوفاء بمعايير التردد ومعامل القدرة وغيرها من الشروط. يتطلب دمج الطاقة المتجددة تحويل التيار من تيار مستمر إلى تيار متناوب (DC-AC)، كما يتطلب رصد الجهد والتيار للمحول نظام عينة آني عالي الدقة لتلبية متطلبات الربط بالشبكة. ويُعد الجهاز CM2248 مناسبًا جدًا لتلبية هذه المتطلبات.

04 مزايا المنتج

باختصار، يوفر الجهاز CM2248 درجة عالية من التكامل، ومعدل إشارة إلى ضجيج (SNR) مرتفع يصل إلى 92 ديسيبل، وأداءً ممتازًا في تقليل التشويه مع تشويه كلي بنسبة –105 ديسيبل (THD)، مما يجعله مناسبًا جدًا لاستخلاص إشارات التغذية الراجعة بدقة عالية في تطبيقات ATE المختلفة. من حيث الأداء، ينافس الجهاز CM2248 بشكل مباشر أجهزة ADI من نوع AD7606 وأجهزة TI من نوع ADS8588.