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基于超低功耗的ARM Cortex-M3智能电源转换系统电路设计
发布时间:2020-02-13
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基于超低功耗的ARM Cortex-M3智能电源转换系统电路设计
发布时间:2020-02-13
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输配电(T&D)系统已发展为发电站和不同的终端用户负载之间巨大的互联电力传输网络。为了尽可能监测配电网络的各个支路,尤其是城市和农村地区的架空电力线缆,快速查找并响应线路故障并在最短时间内将配电网络恢复到稳定状态尤为重要。

在线故障监测终端(FCI)是一种易于实施、少维护或免维护型低成本解决方案,因此对于该设备在配电网中的应用需求也日益增长。

设计此类设备主要包括能量采集、电源管理、处理器、模拟前端采样(AFE)电路和通信接口等。智能能量采集/管理和超低功耗成为客户设计中的关键要求。作为混合信号处理的全球技术领导者,ADI公司是这一领域的主要系统解决方案供应商,能为客户提供理想的解决方案。

价值所在

  • ADI公司在电能计量方面具备卓越的专业技术—全世界所有电网设备中有50%采用了ADI转换器。
  • 具有高集成度和出色的系统性能,可简化设计,节省成本并保证系统的长期可靠性。
  • 在能量采集和电源管理方面采用业界领先的技术。
  • 通过高精度转换器和放大器实现精密信号测量。
  • 完整的超低功耗信号链覆盖从ADC转换到处理器处理和无线通信。

系统设计考虑和主要挑战

  • 低至μA级的系统功耗需求。
  • 高效能量采集和功率转换。
  • 多电源管理和无缝切换为系统负载提供稳定的电源。
  • 电流互感器(CT)取电会对电流测量性能造成影响。
  • 性能/功耗平衡将成为模拟前端采样(AFE)电路设计中的一个关键点。
  • 需考虑低功耗无线通信和网络同步对时。
  • 快速、精确的线路故障检测算法设计。
  • 在系统生命周期内保持长期鲁棒性/可靠性,并提供过流和浪涌等保护。

为什么使用ADI解决方案

高度集成的解决方案对于紧凑型布局极其有利,可减少设计复杂性,且业界领先的超低功耗性能使得整个系统信号链范围功耗达到历史新低。

  • 客户可受益于使用单片芯片来实现高效能量采集和多电源管理,同时集成的稳压器输出可降低BOM成本并简化PCB设计。
  • 针对CT特性优化的最大功率点跟踪(MPPT),即使在CT一次侧电流很小的情况下,其功率转换效率还可超过90%。
  • 低功耗运算放大器具有宽动态范围和高压摆率,通过罗氏线圈轻松实现电流测量,以减少磁场对电流测量精度的影响。
  • 高性能、超低功耗ARM Cortex-M3处理器提供丰富的数字外设和ADC子系统,而安全和加密功能增强了系统安全性和可靠性。
  • 集成传感器网络协议的标准ISM频段收发器,用于实现智能RF通信。
  • 提供低至nA级的电源监控和比较器,方便客户实现扩展设计。
  • 支持短距离无线网络低功耗通信协议:(6LowPAN)。

系统框图

在线故障监测终端(FCI)系统架构

ADI解决方案覆盖整个在线故障监测终端(FCI)信号链

以上信号链代表典型的在线故障监测终端(FCI)应用设计。各模块的技术需求各不相同,下表所列产品代表可满足上述部分要求的ADI解决方案。

文章来源网络

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