Anwendung eines 8-Kanal-Simultansampling-ADC (CM2248) in Stromversorgungssystemen

01 Einleitung

Der CM2248 ist ein 16-Bit-, 8-Kanal-Simultansampling-ADC, der von Simu Microelectronics eingeführt wurde. Jeder Kanal integriert einen analogen Eingangsklemmschutz, ein Anti-Aliasing-Filter zweiter Ordnung, einen Track-and-Hold-Verstärker, einen 16-Bit-SAR-ADC und einen flexiblen digitalen On-Chip-Filter.

Der CM2248 arbeitet mit einer einzigen 5-V-Versorgungsspannung und unterstützt echte bipolare Eingangssignale von ±10 V oder ±5 V. Alle Kanäle können Daten mit einer Durchsatzrate von 200 kSPS erfassen und ausgeben. Die analoge Eingangsimpedanz jedes Kanals beträgt 1 MΩ, und die Eingangsklemmschutzschaltung hält Überspannungen bis zu ±16,5 V stand. Das Bauelement ist pin-kompatibel mit dem AD7606 von ADI und dem ADS8588 von TI.

Aussehen des struktur

Pin-Konfiguration

Architekturdiagramm

Typisches Anschlussdiagramm

02 Merkmale

(1)Bipolare analoge Eingangsbereiche: ±10 V, ±5 V

(2)5-V-Analogversorgung, VDRIVE: 2,3 V bis 5 V

(3)8 gleichzeitige Abtast-Eingangskanäle

(4)LQFP64 10 × 10 Gehäuse

(5 ) Vollständig integrierte Datenerfassungslösung

--Schutz durch Analogeingangs-Clamp

--Eingangspuffer mit 1 MΩ analogem Eingangswiderstand

--Zweiter Ordnung Anti-Aliasing-Analogfilter

--Präzisionsreferenz und Puffer auf dem Chip

--16-Bit, 200 kSPS ADC (alle Kanäle)

--Überabtastungsfähigkeit mittels digitalem Filter

(6)Flexible parallele/serielle Schnittstellen

--SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP-kompatibel

(7)Leistung

--Analoger Eingang ESD bis zu 8 kV

--92 dB SNR, –105 dB THD

--±1 LSB INL, ±0,8 LSB DNL

--Geringer Stromverbrauch: 150 mW im Betriebsmodus, 30 mW im Standby-Modus

03 Lösungsübersicht

Ein Stromnetz besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Primärsystem (Hochspannung, einschließlich Generatoren, Stromnetzen und Lasten) und dem Sekundärsystem (Niederspannung, das durch Informationssysteme und Steuermechanismen den sicheren, zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb des Primärsystems sicherstellt). Um die gesamte installierte Leistungskapazität zu reduzieren und die Zuverlässigkeit sowie Wirtschaftlichkeit der Energieversorgung zu verbessern, hat sich die Vernetzung von Stromsystemen zu einem wichtigen Trend entwickelt. Dadurch wird das Netz jedoch auch anfälliger, da lokale Störungen das gesamte Stromsystem gefährden können. Folglich sind Stromüberwachungssysteme unverzichtbar geworden, um einen zuverlässigen Netzbetrieb sicherzustellen. Der CM2248 wird hauptsächlich in zwei zentralen Bereichen von Stromsystemen eingesetzt:

Energieüberwachungssystem

Leistungsüberwachungssysteme können den Betriebszustand des Stromnetzes kontinuierlich überwachen und gleichzeitig Daten sowie im System auftretende Ereignisse aufzeichnen. Zu den überwachten Schlüsselparametern gehören:

1. Spannung: Momentanspannung, Spannungszeiger (Effektivwert und Phase), Grundwellen-Spannungszeiger, Oberschwingungs-Spannungszeiger usw.

2. Strom: Momentanstrom, Stromzeiger, Grund- und Oberschwingungszeiger

3. Frequenz

4. Leistung: Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung

5. Energie: Wirkenergie und Blindenergie

6. Betriebszustand verschiedener Komponenten

Der CM2248 ist ein analoges Frontend mit 8 Kanälen für simultanes Abtasten, das die Echtzeitmessung von Spannung, Strom und Phasendifferenzen vereinfacht. Dadurch lassen sich Leistungsfaktor, Scheinleistung, Energie und mehr problemlos berechnen. Zudem eignet er sich dank seines hohen ESD-Schutzes und strenger Produktionsprüfungen besonders gut für Anwendungen in Stromversorgungssystemen.

Integration erneuerbarer Energien ins Netz (Wind, Solar usw.)

Für einen zuverlässigen Netzbetrieb gelten strenge Anforderungen bei der Integration erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Solarenergie. Dazu gehören die Einhaltung von Frequenz-, Leistungsfaktor- und anderen Kriterien. Die Integration erneuerbarer Energien erfordert eine DC-AC-Umrichtung, und die Spannungs-/Stromüberwachung für den Wechselrichter benötigt ebenfalls ein hochpräzises simultanes Abtastsystem, um die Anforderungen für die Netzanschlussgenehmigung zu erfüllen. Der CM2248 eignet sich hervorragend, um diese Anforderungen zu erfüllen.

04 Produktvorteile

Zusammenfassend bietet der CM2248 eine hohe Integration, ein hohes SNR von 92 dB und eine hervorragende Verzerrungsleistung mit –105 dB THD, wodurch er sich besonders gut für die hochpräzise Erfassung von Signalerfassungsrückführungen in verschiedenen ATE-Anwendungen eignet. Hinsichtlich der Leistung konkurriert der CM2248 direkt mit dem AD7606 von ADI und dem ADS8588 von TI.