[導(dǎo)讀]Maxim Integrated Products推出用于測量電特性的高精度、低功耗多相IC MAXQ3180。
Maxim Integrated Products推出用于測量電特性的高精度、低功耗多相IC MAXQ3180。MAXQ3180內(nèi)置8通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和一個專門用于計算大量多相、多功能電能測量參數(shù)的高性能MAXQ®微處理器。其中6路輸入通道用于檢測三相電壓和三相電流信號，另有1路通道用于零線電流監(jiān)測，第8路通道用于監(jiān)測片內(nèi)溫度。MAXQ3180的高度集成特性使其非常易于監(jiān)測電網(wǎng)和負(fù)載狀態(tài)。
MAXQ3180可監(jiān)測零線電流、電壓相序錯誤，并且可以在沒有相電壓的情況下測量電流。器件的性能優(yōu)于所有電氣參數(shù)測量相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC 62053-21、IEC 62053-22、IEC 62053-23)。器件提供兩路可配置的脈沖輸出(分別用于有功和無功能量)，可設(shè)置為輸出任何一組工作參數(shù)，從而提高了靈活性。MAXQ3180通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI™協(xié)議與主機(jī)微控制器通信。
電氣參數(shù)測量的難點一：高精度和成本敏感度
工業(yè)中對于電氣參數(shù)測量要求的迅速更新，使其成為了儀表設(shè)計公司和電氣參數(shù)測量設(shè)備供應(yīng)商面臨的一大難點。電業(yè)公司和能源消費者希望得到精確的測量結(jié)果以及非常寬的動態(tài)范圍。對于需要長期測量大功率的場合，每千瓦小時的不精確監(jiān)測就意味著浪費了電力公司或消費者大量的金錢。
從一些數(shù)據(jù)不難看出電氣參數(shù)測量給公共事業(yè)公司和器件設(shè)計人員帶來的困難，以下四點指標(biāo)尤為值得注意。
1. 典型的一級儀表要求的測量范圍為1000:1 (也就是說必須保證輸入在1000:1的范圍內(nèi)變化時能夠精確地測量功率流)。
2. 測量器件的最大誤差通常為0.1% (在規(guī)定的動態(tài)范圍內(nèi)測量參數(shù))。
3. 假設(shè)ADC的滿量程為1V，則最小可測信號為1mV。因此，對于具有0.1%目標(biāo)誤差的1mV信號，其最小可測信號為1µV。為了能在1V范圍內(nèi)分辯1µV信號，則需要20位的ADC。
可能有人會問，為什么使用傳統(tǒng)的電氣參數(shù)測量器件很難實現(xiàn)上述測量指標(biāo)？這些指標(biāo)和性能預(yù)期對電能測量器件的設(shè)計人員又意味著什么呢？答案就從ADC說起。
20位或更高精度的ADC固然是有的，但其在銷量巨大的電能儀表市場上缺乏成本上的競爭力。因此電氣參數(shù)測量器件的供應(yīng)商必須推出一種更為經(jīng)濟(jì)、具有成本競爭力的方案，不僅包含適當(dāng)?shù)腁DC，還應(yīng)有最優(yōu)的信號處理環(huán)節(jié)以便能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)電能誤差。MAXQ3180集成有8通道ADC和動態(tài)增益控制功能，可以按照工業(yè)要求從1V范圍內(nèi)分辯1µV信號。
4. 測量環(huán)境通常充滿噪聲，并且容易受到高壓尖峰的干擾。儀表的最小EFT (電快速瞬變)指標(biāo)為4kV。
該指標(biāo)同樣也成為電量計設(shè)計人員的難點。電路板必須能夠適應(yīng)各種環(huán)境配置，同時對于極小的模擬輸入信號需保持足夠的保真度。
電氣參數(shù)測量的難點二：不斷更新的功能和上市時間要求
與以最低成本實現(xiàn)最高精度的需求并存的是電氣參數(shù)測量市場自身的動態(tài)變化特性。新的檢測方法不斷涌現(xiàn)，并且被公共事業(yè)公司廣為采用。近期的例子包括：切電檢測、實時功率品質(zhì)監(jiān)測以及消費模式報告(即負(fù)載特性)。伴隨新的檢測方法所產(chǎn)生的是測量器件的新功能、改進(jìn)的性能以及復(fù)雜的通信協(xié)議。
不可避免地，新的器件特性和更為嚴(yán)格的性能指標(biāo)的應(yīng)用需要花費一定的設(shè)計和實施時間。上市時間對于公共事業(yè)公司和方案供應(yīng)商來說都是非常重要的，因此新的測量設(shè)計必須具備充足的特性以應(yīng)對不斷涌現(xiàn)的工業(yè)需求。此外測量器件還必須具有極大的靈活性，以節(jié)省設(shè)計時間。
MAXQ3180具備了目前絕大多數(shù)先進(jìn)電能測量IC的特性。器件提供公共事業(yè)公司可能用到的無源和功率因數(shù)測量功能，以及重要的安培小時測量、峰值電流和電壓測量，此外還提供峰值計算所需的即時功率。復(fù)雜的通信協(xié)議由主機(jī)微控制器通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口進(jìn)行管理。
新型電氣參數(shù)測量儀表具有極為豐富的測量功能和極低的功耗
與其他任何一款單一的競爭器件相比，MAXQ3180可以提供更多的測量功能，能夠滿足目前工業(yè)電氣參數(shù)測量所需的性能指標(biāo)，且功耗極低。
MAXQ3180提供28引腳TSSOP封裝，工作在-40°C至+85°C溫度范圍?？商峁┤喙β视媴⒖荚O(shè)計，以加速設(shè)計進(jìn)程，縮短上市時間。芯片起價為$5.25 (1000片起，美國離岸價)。
MAXQ3180可監(jiān)測零線電流、電壓相序錯誤，并且可以在沒有相電壓的情況下測量電流。器件的性能優(yōu)于所有電氣參數(shù)測量相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC 62053-21、IEC 62053-22、IEC 62053-23)。器件提供兩路可配置的脈沖輸出(分別用于有功和無功能量)，可設(shè)置為輸出任何一組工作參數(shù)，從而提高了靈活性。MAXQ3180通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI™協(xié)議與主機(jī)微控制器通信。
電氣參數(shù)測量的難點一：高精度和成本敏感度
工業(yè)中對于電氣參數(shù)測量要求的迅速更新，使其成為了儀表設(shè)計公司和電氣參數(shù)測量設(shè)備供應(yīng)商面臨的一大難點。電業(yè)公司和能源消費者希望得到精確的測量結(jié)果以及非常寬的動態(tài)范圍。對于需要長期測量大功率的場合，每千瓦小時的不精確監(jiān)測就意味著浪費了電力公司或消費者大量的金錢。
從一些數(shù)據(jù)不難看出電氣參數(shù)測量給公共事業(yè)公司和器件設(shè)計人員帶來的困難，以下四點指標(biāo)尤為值得注意。
1. 典型的一級儀表要求的測量范圍為1000:1 (也就是說必須保證輸入在1000:1的范圍內(nèi)變化時能夠精確地測量功率流)。
2. 測量器件的最大誤差通常為0.1% (在規(guī)定的動態(tài)范圍內(nèi)測量參數(shù))。
3. 假設(shè)ADC的滿量程為1V，則最小可測信號為1mV。因此，對于具有0.1%目標(biāo)誤差的1mV信號，其最小可測信號為1µV。為了能在1V范圍內(nèi)分辯1µV信號，則需要20位的ADC。
可能有人會問，為什么使用傳統(tǒng)的電氣參數(shù)測量器件很難實現(xiàn)上述測量指標(biāo)？這些指標(biāo)和性能預(yù)期對電能測量器件的設(shè)計人員又意味著什么呢？答案就從ADC說起。
20位或更高精度的ADC固然是有的，但其在銷量巨大的電能儀表市場上缺乏成本上的競爭力。因此電氣參數(shù)測量器件的供應(yīng)商必須推出一種更為經(jīng)濟(jì)、具有成本競爭力的方案，不僅包含適當(dāng)?shù)腁DC，還應(yīng)有最優(yōu)的信號處理環(huán)節(jié)以便能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)電能誤差。MAXQ3180集成有8通道ADC和動態(tài)增益控制功能，可以按照工業(yè)要求從1V范圍內(nèi)分辯1µV信號。
4. 測量環(huán)境通常充滿噪聲，并且容易受到高壓尖峰的干擾。儀表的最小EFT (電快速瞬變)指標(biāo)為4kV。
該指標(biāo)同樣也成為電量計設(shè)計人員的難點。電路板必須能夠適應(yīng)各種環(huán)境配置，同時對于極小的模擬輸入信號需保持足夠的保真度。
電氣參數(shù)測量的難點二：不斷更新的功能和上市時間要求
與以最低成本實現(xiàn)最高精度的需求并存的是電氣參數(shù)測量市場自身的動態(tài)變化特性。新的檢測方法不斷涌現(xiàn)，并且被公共事業(yè)公司廣為采用。近期的例子包括：切電檢測、實時功率品質(zhì)監(jiān)測以及消費模式報告(即負(fù)載特性)。伴隨新的檢測方法所產(chǎn)生的是測量器件的新功能、改進(jìn)的性能以及復(fù)雜的通信協(xié)議。
不可避免地，新的器件特性和更為嚴(yán)格的性能指標(biāo)的應(yīng)用需要花費一定的設(shè)計和實施時間。上市時間對于公共事業(yè)公司和方案供應(yīng)商來說都是非常重要的，因此新的測量設(shè)計必須具備充足的特性以應(yīng)對不斷涌現(xiàn)的工業(yè)需求。此外測量器件還必須具有極大的靈活性，以節(jié)省設(shè)計時間。
MAXQ3180具備了目前絕大多數(shù)先進(jìn)電能測量IC的特性。器件提供公共事業(yè)公司可能用到的無源和功率因數(shù)測量功能，以及重要的安培小時測量、峰值電流和電壓測量，此外還提供峰值計算所需的即時功率。復(fù)雜的通信協(xié)議由主機(jī)微控制器通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口進(jìn)行管理。
新型電氣參數(shù)測量儀表具有極為豐富的測量功能和極低的功耗
與其他任何一款單一的競爭器件相比，MAXQ3180可以提供更多的測量功能，能夠滿足目前工業(yè)電氣參數(shù)測量所需的性能指標(biāo)，且功耗極低。
MAXQ3180提供28引腳TSSOP封裝，工作在-40°C至+85°C溫度范圍?？商峁┤喙β视媴⒖荚O(shè)計，以加速設(shè)計進(jìn)程，縮短上市時間。芯片起價為$5.25 (1000片起，美國離岸價)。
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