概述
ADE9103/ADE9112/ADE9113 同時(shí)具有高精度 對(duì) DC 的 Σ-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 進(jìn)行采樣 以及基于多相分流器的電能計(jì)量應(yīng)用。這 ADE9113 集成了安全認(rèn)證的信號(hào)和電源電流 具有三個(gè)同時(shí)采樣全差分 24 位的隔離 Σ-Δ ADC通道。ADE9112具有兩個(gè)全差分 Σ-Δ ADC 通道適用于只有一個(gè)電壓的隔離式應(yīng)用 channel 是必需的。ADE9103 為非隔離式 3 通道 Σ-Δ ADC 用于不需要隔離的應(yīng)用，例如 至于中性測(cè)量。ADE9103/ADE9112/ADE9113全部 包括一個(gè)最適合與 分流電阻器作為電流傳感器。多個(gè)ADE9103/ADE9112/ ADE9113設(shè)備可以同時(shí)同步到樣品 并提供連貫的輸出。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADE9103 ADE9112 ADE9113帶SPI的隔離式適馬三角型ADC技術(shù)手冊(cè).pdf

電流通道 ADC 提供 86 dBFS 信噪比 比率 （SNR），采樣速率為 4 kSPS，1.65 kHz 信號(hào) 帶寬和 13 ppm/°C 的典型增益漂移，從而支持 精度低至 0.2 級(jí)。電壓 ADC 的 SNR 小于 10 μm 在相同的采樣率和帶寬上達(dá)到 91 dBFS。高增益 在電流通道（IP 和 IM）上有助于使用較低的電阻 分流器，用于減少因熱量引起的損失。2 的低偏移漂移 nV/°C 提供直流計(jì)量所需的性能。

ADE9103/ADE9112/ADE9113 可節(jié)省系統(tǒng)成本 以及更高的穩(wěn)健性。主要ADE9103/ADE9112/ADE9113 可以驅(qū)動(dòng)多達(dá)三個(gè)額外 ADE9103/ADE9112/ 的時(shí)鐘 ADE9113 與單晶。雙向串行端口接口 （SPI） 支持菊花鏈功能，允許訪問 所有寄存器，同時(shí)減少所需的微控制器 pin 數(shù)量。 28 引腳 SOIC_W_FP 可實(shí)現(xiàn)更緊湊的布局。有效數(shù)據(jù) 通過雙向循環(huán)冗余校驗(yàn)確保傳輸 （CRC） 和 IRQ 引腳向系統(tǒng)發(fā)出嚴(yán)重故障警報(bào)。The ADE9112 ADE9113 2 層通過 CISPR 32 B 類輻射 增加高壓的印刷電路板 （PCB） 電容器和帶有內(nèi)部拼接電容器的 4 層 PCB。

應(yīng)用

• 基于分流器的多相表
• 電動(dòng)車供電設(shè)備
• 直流電表
• 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
• 太陽能逆變器
• 過程監(jiān)控
• 保護(hù)裝置
• 隔離的傳感器接口

特性

• 同時(shí)隔離 2 （ADE9112） 或 3 （ADE9113） 通道 采樣 Σ-Δ ADC，集成 isoPower、隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器
• 3 （ADE9103） 通道非隔離式同步采樣 Σ-Δ ADC
• 多個(gè) ADE9103/ADE9112/ADE9113 設(shè)備同步
• 具有雙向 CRC 和菊花鏈功能的 4 線 SPI
• 唯一的 SPI 可讀器件 ID 寄存器
• 多達(dá) 4 個(gè) ADE9103/ADE9112/ADE9113 器件，由單晶振或外部時(shí)鐘提供時(shí)鐘
• 用于故障檢測(cè)和穩(wěn)健性的 IRQ 硬件引腳和寄存器
• 采樣率高達(dá) 32 kSPS
• SNR 高達(dá) 95 dB
• 電流通道的 ±31.25 mV 峰值模擬輸入電壓范圍
• ±500 mV 峰值單端模擬輸入電壓范圍，用于電壓通道
• 內(nèi)部電壓基準(zhǔn)溫度系數(shù)：<13 ppm/°C（典型值）
• ADC 失調(diào)漂移：<2 nV/°C（典型值）
• 非常適合 AC 和 DC 測(cè)量系統(tǒng)
• 用于隔離和非隔離測(cè)量的 3.3 V 單電源
• 緊湊的 28 引腳寬體，具有更細(xì)間距的 SOIC 封裝，爬電距離為 8.3 mm
• 溫度范圍：?40°C 至 +125°C
• 通過 CISPR 32 B 類射頻輻射
• ADE9112 和 ADE9113 安全和監(jiān)管批準(zhǔn)
  • 需要 IEC 60747-17 合格證書
  • 5000 V RMS，持續(xù) 1 分鐘，符合 UL 1577 標(biāo)準(zhǔn)
  • IEC 61010-1 和 IEC 62368-1

典型應(yīng)用電路

框圖

時(shí)序圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

模擬輸入

ADE9113有三個(gè)模擬輸入：一個(gè)電流通道和兩個(gè)電壓通道。ADE9112沒有第二個(gè)電壓通道。電流通道有兩個(gè)全差分電壓輸入引腳IP和IM，可接收最大±31.25mV的差分信號(hào)。

最大IP電壓（Vip）信號(hào)電平為±31.25mV。IM輸入引腳允許的最大IM電壓（Vim）信號(hào)電平為±25mV。圖30展示了電流通道的原理圖以及IM引腳電壓的最大值關(guān)系。

需注意，電流通道檢測(cè)分流器兩端的電壓。在這種情況下，分流器的一端接地，成為電表（見圖35）的接地端，因此電流通道采用偽差分配置，類似于電壓通道配置（見圖31）。

V1和V2電壓通道是全差分通道，但通常采用偽差分設(shè)置。這些差分電壓輸入的最大輸入電壓為±1000mV。如果采用偽差分方式，電壓輸入引腳的最大電壓為±500mV，對(duì)應(yīng)V1M或V2M。Vxp或Vxm引腳上允許的最大電壓信號(hào)為±600mV。圖31展示了電壓通道輸入及其與最大Vxm電壓關(guān)系的原理圖。

模數(shù)轉(zhuǎn)換

ADE9103/ADE9112/ADE9113采用三階多位Σ - Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。為簡(jiǎn)化說明，圖32的框圖展示了一階Σ - ΔADC。Σ - Δ轉(zhuǎn)換器由Σ - Δ調(diào)制器和數(shù)字低通濾波器（LPF）組成，中間由數(shù)字隔離模塊隔開。

Σ - Δ調(diào)制器以采樣時(shí)鐘決定的速率，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的1和0串行流。在ADE9103/ADE9112/ADE9113中，采樣時(shí)鐘等于XTALIN（16.1024MHz，當(dāng)XTALIN = 16.384MHz時(shí)為1.024MHz）。反饋回路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）由串行流驅(qū)動(dòng)。DAC輸出反饋到輸入信號(hào)。如果環(huán)路增益足夠大，DAC輸出的平均值（即串行流中的任何位）將逼近輸入信號(hào)電平。因此，給定輸入值在單個(gè)采樣間隔內(nèi)，DAC輸出數(shù)據(jù)中的1位實(shí)際上無意義。只有在完成大量采樣的平均后，才能得到有意義的結(jié)果。在數(shù)據(jù)通過數(shù)字隔離器后，該平均過程由數(shù)字LPF完成。通過對(duì)大量位數(shù)進(jìn)行平均，LPF可產(chǎn)生與輸入信號(hào)電平成比例的24位數(shù)據(jù)字。

Σ - Δ轉(zhuǎn)換器使用兩種技術(shù)從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)1位轉(zhuǎn)換以獲得高分辨率。第一種技術(shù)是過采樣。過采樣意味著信號(hào)以高于感興趣帶寬的速率進(jìn)行采樣。例如，當(dāng)XTALIN = 16.384MHz時(shí)，ADE9103/ADE9112/ADE9113的采樣速率為1.024MHz，感興趣的帶寬為40Hz至3.3kHz。過采樣會(huì)將量化噪聲（主要由采樣引起的噪聲）擴(kuò)展到更寬的帶寬。通過對(duì)感興趣帶寬內(nèi)的噪聲進(jìn)行濾波，可降低量化噪聲，如圖33所示。