電力システムにおける8チャネル同時サンプリングADC（CM2248）の応用

01 はじめに

CM2248は、Simu Microelectronicsが発売した16ビット、8チャネル同時サンプリングADCです。各チャネルにはアナログ入力クランプ保護、2次アンチエイリアシングフィルタ、トレックアンドホールド増幅器、16ビットSAR ADC、および柔軟なオンチップデジタルフィルタが統合されています。

CM2248は単一の5V電源で動作し、±10Vまたは±5Vの真のバイポーラ入力信号をサポートします。すべてのチャネルは200kSPSのスループットレートでデータをサンプリングおよび出力できます。各チャネルのアナログ入力インピーダンスは1MΩであり、入力クランプ保護回路は最大±16.5Vの過電圧に耐えることができます。このデバイスはADI社のAD7606およびTI社のADS8588とピン互換です。

外観 構造

ピン構成

アーキテクチャ図

典型的な接続図

02 機能

(1)バイポーラアナログ入力範囲：±10 V、±5 V

(2)5 V アナログ電源、VDRIVE：2.3 V ～ 5 V

(3)8つの同時サンプリング入力チャネル

(4)LQFP64 10 × 10 パッケージ

(5 ) 完全統合型データ取得ソリューション

--アナログ入力クランプ保護

--1 MΩのアナログ入力インピーダンスを備えた入力バッファ

--セカンドオーダーのエイリアシング防止アナログフィルタ

--チップ内高精度リファレンスおよびバッファ

--16ビット、200 kSPS ADC（全チャネル）

--デジタルフィルタによるオーバーサンプリング機能

(6)柔軟なパラレル／シリアルインタフェース

--SPI／QSPI／MICROWIRE／DSP 互換

(7)パフォーマンス

--アナログ入力のESD耐圧8 kVまで

--92 dB SNR、–105 dB THD

--±1 LSB INL、±0.8 LSB DNL

--低消費電力：動作時150 mW、スタンバイ時30 mW

03 ソリューション概要

電力システムは2つの主要な構成要素から成り立っています。すなわち、発電機、電力ネットワーク、負荷を含む一次システム（高電圧）と、情報システムおよび制御機構を通じて一次システムの安全で信頼性が高く経済的な運転を確保する二次システム（低電圧）です。設置容量の合計を削減し、電力供給の信頼性と経済性を向上させるために、電力システムの相互接続が主要なトレンドとなっています。しかし、これにより電力網はより脆弱になり、局所的な障害が全体の電力システムを脅かす可能性があります。その結果、電力監視システムは電力網の信頼性ある運転を確保する上で不可欠な存在となっています。CM2248は、電力システムの以下の2つの主要分野で主に使用されます：

電力監視システム

電力監視システムは、電力系統の運転状態を継続的に監視しながら、システム内で発生するデータやイベントを記録できます。監視される主なパラメータには以下が含まれます。

1. 電圧： 瞬時電圧、電圧フェーザ（実効値および位相）、基本波電圧フェーザ、高調波電圧フェーザなど

2. 流量: 瞬時電流、電流フェーザ、基本波および高調波フェーザ

3. 周波数

4. 電力: 有効電力、無効電力、皮相電力

5. エネルギー分野： 有効電力量および無効電力量

6. 各種構成部品の運転状態

CM2248は8チャネル同時サンプリングアナログフロントエンドであり、リアルタイムの電圧、電流、位相差の測定が容易です。これにより、力率、皮相電力、エネルギーなどの計算も簡単に行えます。さらに、高いESD保護性能と厳格な製造時の試験により、電力系統アプリケーションに非常に適しています。

新エネルギーの系統連系（風力、太陽光など）

信頼性の高いグリッド運用において、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源を統合するには厳しい要件があります。これには周波数、電力率、その他の基準を満たすことが含まれます。再生可能エネルギーの統合にはDC-ACインバージョンが必要であり、インバータの電圧／電流監視には、グリッド接続要件を満たすための高精度な同時サンプリングシステムが求められます。CM2248は、これらの要求を満たすのに非常に適しています。

04 製品の利点

まとめると、CM2248は高集積化、92dBの高SNR、–105dB THDという優れた歪み性能を備えており、さまざまなATEアプリケーションにおける高精度信号フィードバック取得に非常に適しています。性能面では、CM2248はADI社のAD7606やTI社のADS8588と直接競合します。