模数转换器SC1254在交流线路监控器的应用

交流电流监控器是一种将系统中模拟量信号采集后，采用先进的微处理器进行智能控制，对输入的信号经过CPU运算处理后，由高亮度的LED进行清晰直观显示。

交流线路监控器可以实时捕获和记录频率、电压和电流扰动、谐波电压振幅和电压不平衡，从而达到监测特定负载下传输电能的实时质量。从简单的单相线路故障探测器到高精度的多相系统都有交流线路监控器的身影，这些监控器因应用场景不同在功能、测量精度和成本上各有不同。

为特定的应用场景选择交流线路监视器基本上是非常简单的。大多数现代交流线路监控器使用一个或多个模拟数字转换器(ADC)将电力线路模拟信号转换成数字格式，然后采用本地高速处理器对经过转换的数据进行处理(参见下图)。这种方法使线路监控器可以获取到许多有用的操作参数。通常通过对电压和电流数据的操作处理来计算峰值和平均功率输出、功率因数角度、谐波电压幅值和线路频率等参数。

交流线路监控器框图

开发人员对任何特定交流线路监视器的选择最终都取决于终端应用场景的需要。例如，公用事业电能表是计费过程的核心，如果公用事业电能表的功能不够强大，就会影响到服务提供商的利润或客户的支出。对于这类精密应用，线路监视器的设计必须面向高精度和防篡改操作，并且很可能使用独立的ADCs(同时触发)来测量电压和电流，并将电压-电流相移误差最小化，如下图所示。该线路监视器还将使用高精度(如24位)ADC，以提供额定测量精度所需的有效位数(ENOB)。

交流线路监控器示例

与公用电表的例子相比，仅需要检测严重故障和测量负载效率的系统的复杂程度就要低得多，可能只会使用一个低成本的、单个10位-12位的低成本ADC(参见下图)，同时集成信号处理功能。公用系统相关的数学运算要求使用高性能的微控制器(MCU)或数字信号处理器(DSP)，而线路故障监控器仅需要小型状态机或低成本普通MCU。

交流线路监控着宝贵的交流线路，确保其可靠性，避免潜在的电力故障。这些交流线路监视器根据不同的应用场景有着不同的形状、大小和功能集。芯炽四通道14位模数转换器(ADC)SC1254(兼容ADI的AD9253)提供了一种灵活的、占用空间小的、成本有效的交流线路监控解决方案，可以为中等复杂性的交流线路监控应用场景提供较好的服务。

SC1254主要性能

1.8V单电源供电

低功耗：每通道110mW(110MSps)

信噪比(SNR)：73dB(至奈奎斯特频率)

微分非线性(DNL)：±0.75LSB(典型值)

积分非线性(INL)：±2.5LSB(典型值)

串行LVDS

2VP-P输入电压范围

QFN-48封装7mm×7mm

目前，一些终端应用的发展正在推动交流线路监视器使用的增长。例如，不断扩大的数据处理中心不仅需要监控数据处理运行中消耗的电力，还需要监控基础设施设备的用电情况，如采暖空调，照明，安全，通信等，以期达到在各方面高效运行。就连从事建筑和基础设施项目的建筑工人们也在他们的便携式发电机上安装了交流电源监控器，以保护昂贵的设备不受线路频率不稳定、电力瞬变等其他异常因素的影响。此外，在医疗设施、研究实验室和工业综合体中也有长期使用交流线路监控器的应用。

如果线路电源对特定应用是非常关键的，那么几乎可以肯定的是，必然有交流线路监控器正在工作，密切监视着电力运行情况。将芯炽四通道14位模数转换器(ADC)SC1254(兼容ADI的AD9253)应用于交流线路监控器，其参数、性能等各方面毫不逊色于兼容器件。

审核编辑：汤梓红