芯片组省去了多相电表中昂贵的电流互感器
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多相测量芯片组省去了电流互感器，降低了BOM成本
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编者按：
- DS8102和MAXQ3108芯片组采用分流器替代电流互感器，降低了多相电表的系统成本、减小了电路板空间。
- DS8102包含2个Δ-Σ调制器，具有最高32x的可编程增益。2个调制器的输出编码为单位码流，以降低数据耦合的成本。
- MAXQ3108是双核RISC控制器，具有三个曼彻斯特解码单元和三路三阶sinc函数滤波器，以配合DS8102工作。
- Maxim提供多相、多功能电表DSP实施方案以及完整的参考设计。
- 该芯片组理想用于多相电表。
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SUNNYVALE，CA。2009年3月16日。Maxim Integrated Products (NASDAQ：MXIM)推出MAXQ3108和DS8102芯片组，可降低多相电表的材料清单(BOM)成本。MAXQ3108与DS8102配合工作，采用3个低成本分流器替代昂贵的电流互感器，从而节省了成本和空间。
DS8102包含两个高精度、二阶Δ-Σ调制器，具有最高32x的可编程增益。调制器的输出编码至单位码流，大大降低了隔离和数据耦合的成本。数据处理由MAXQ3108实现，该双核微控制器接收DS8102的输出码流，将数据解码并转换至十进制，以产生较宽动态范围的原始ADC采样值。ADC采样值传输至MAXQ3108的集成数字信号处理器，用于计算多功能电表所需的功率、电量、功率因数以及RMS电压和电流参数。
MAXQ3108和DS8102芯片组降低了系统总成本，可为多相电表提供优异的性能和高度的灵活性。MAXQ3108的DSP具有可编程特性，使该芯片组理想用于多种需要隔离物理信号和数据采集设备的工业数据采集系统。可提供参考设计以帮助研发。
电气参数测量的难点：高精度与低成本
工业电气参数测量要求的更新十分迅速，使其成为仪表设计厂商和电气参数测量设备供应商面临的一大难点。此外，电业公司和能源消费者希望在较宽的负载范围内得到精确的测量结果。对于需要长期测量大功率的应用，每千瓦小时的误差就意味着浪费了电力公司或消费者大量的金钱。
如今，典型的一级仪表要求的电流测量范围为1000:1或更高。这意味着输入在1000:1的范围内变化时，电表测量的功率/能量误差必须低于1%。目前业内还出现了更宽的动态范围(例如正在讨论中的2000:1甚至5000:1)。需要注意的是，留给测量IC的误差容限通常要比总测量误差容限小得多。以一级仪表为例，测量IC的典型误差容限小于0.3%。
由于供电系统中交流电源电压的变化范围很少超过10%，因此实现精确功率测量的关键是精准测量交流电流。获取高精度电流信号数据有3个关键因素：ADC、电流传感器和电表的印刷电路板。ADC和电流传感器在要求的动态范围内必须具有高精度。对于电流传感器，还有一些额外的要求，其中线性度是最重要的指标。电阻式分流器以其低成本和高线性度优势，广泛应用于单相电表。但对于多相电表，通常采用如下两种电流传感器：电流互感器和Rogowski线圈(如，di/dt传感器)。由于三相之间具有固有的压差，电压和电流信号必须与数据采集器件(测量IC)隔离。尽管电流互感器和di/dt传感器都能提供所需的隔离(通过磁场耦合模拟信号与数据采集器件)，但是它们所提供的精确模拟信号耦合的成本很高，并且随着信号动态范围和高线性度要求的提高，相应的成本也会显著增加。
综上，当动态范围增加至2000:1或更大时，很容易理解业界对更低成本方案的迫切需求。
芯片组降低了多相电表的成本，并提高了应用灵活性
DS8102调制器和编码器与MAXQ3108微控制器一起构成了针对多相电表中隔离和数据耦合的独特方案。三相电表需使用三个DS8102和一个MAXQ3108。每一相分别安装一个DS8102进行测量。DS8102将电压和电流输入转换成高频数字码流，然后通过低成本电容耦合至MAXQ3108。MAXQ3108与三个DS8102直流隔离，通过交流耦合从每个DS8102接收数字码流。每个DS8102与其它相以及MAXQ3108均隔离，每相采用一个电阻式分流器来检测电流。由此省去了昂贵的电流互感器，极大地降低了BOM成本。
该方案还有一个优势：数据耦合采用数字形式，因此在任何模拟输入范围下均不会产生损耗。
MAXQ3108关键特性
双核MAXQ3108包含2个16位RISC处理器。用户内核具有如下资源：
- 64KB程序闪存存储器
- 2KB数据SRAM
- 16字节电池备份的(VBAT)数据SRAM
- 可调节数字实时时钟
- SPI™、I²C以及两个USART端口
- 硬件乘法器、3个曼彻斯特解码器以及三路三阶sinc函数滤波器
- 具有32kHz输入的10MHz FLL
DSP内核包含：
- 8KB用户可装载SRAM代码存储器
- 1KB数据SRAM
- 硬件乘法器
如果DSP处理器被禁用，DSP代码存储器可以配置为用户内核可访问的数据存储器。这种配置下，用户内核可访问10KB数据存储器。DSP内核和用户内核均可获取ADC采样值(十进制转换器的输出值)。
DS8102关键特性
- 2个二阶Δ-Σ调制器
- 高达32x的可编程增益
- 曼彻斯特编码器
- 内部8MHz振荡器
- 内部基准
MAXQ3108提供28引脚TSSOP封装，DS8102提供16引脚TSSOP封装。两款器件均工作在-40°C至+85°C温度范围。MAXQ3108起价为$2.43，DS8102起价为$1.17 (1000片起，美国离岸价)。更多信息请参见：china.maxim-ic.com/Metering-Chipset。
Maxim Integrated Products是一家设计、生产、销售高性能半导体产品的上市公司。2008财政年度的收入超过20亿美元。Maxim成立25年来不断创新，始终致力于为客户提供具有高产品附加值的模拟和混合信号设计方案。迄今为止，公司的产品总数超过5900种，广泛应用于工业、通信、消费类电子以及计算处理等领域。欲获取更多信息，请访问china.maxim-ic.com。
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