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采用ADI能量收集和低功耗信號鏈的創(chuàng)新線路傳感器設計

星星科技指導員 ? 來源:ADI ? 作者:ADI ? 2023-01-05 15:23 ? 次閱讀

輸配電(T&D)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為龐大的互連供電網(wǎng)絡,將具有不同最終用戶負載的多個分布式發(fā)電機連接起來。一個關鍵的系統(tǒng)要求是,每當出現(xiàn)中斷服務的故障情況時,盡快恢復運行。該系統(tǒng)必須監(jiān)控配電網(wǎng)的各個分支,包括城鄉(xiāng)地區(qū)的架空和地下電力線,并快速定位故障情況。此功能主要稱為故障指示 (FI),有時也稱為線路監(jiān)控、故障監(jiān)控或故障電路指示,它正在增長,因為它相對容易實現(xiàn)、成本低,并且?guī)缀醪恍枰S護。

FI 系統(tǒng)由能量收集、電源管理、處理器、模擬前端 (AFE) 電路和通信接口等功能塊組成。FI設計最重要的要求是高效的能量收集和超低功耗。

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設計注意事項和挑戰(zhàn)

實現(xiàn)極低的功耗(μA級)并滿足能量收集的高效率。

使用電流互感器作為傳感器電源。

通過管理多個電源并在它們之間切換,為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力輸送。

在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中運行時,在系統(tǒng)生命周期內實現(xiàn)長期可靠性。

同步無線通信和網(wǎng)絡,同時滿足低功耗要求。

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上面的信號鏈代表了典型的FI應用設計。模塊的技術要求各不相同,但列出的產品 第3頁的表格是滿足其中一些要求的ADI解決方案的代表性。

適用于線路傳感器和故障指示器應用的ADI解決方案

ADI提供集成解決方案,可實現(xiàn)完整的信號鏈,降低設計復雜性,實現(xiàn)小尺寸,并實現(xiàn)極低的功耗。

高度集成的ASIC可實現(xiàn)高效的能量收集并管理多個電源,同時降低BOM成本并簡化PCB設計。

我們的解決方案通過優(yōu)化的最大功率點跟蹤(MPPT)實現(xiàn)了超過90%的功率轉換效率。

具有寬動態(tài)范圍和高壓擺率的低功耗運算放大器支持羅氏線圈架構,并將磁場干擾降至最低,對電流測量精度的影響最小。

高性能、超低功耗的 ARM Cortex-M3 處理器提供了豐富的外設集,還支持可提高系統(tǒng)安全性和可靠性的安全功能。??

集成的ISM頻段收發(fā)器執(zhí)行RF通信并支持傳感器網(wǎng)絡協(xié)議。

還提供額外的功率監(jiān)控和電壓比較器解決方案。

ADI公司是混合信號處理技術的全球領導者,為FI應用提供解決方案。

ADI是電能測量領域的專家。超過一半的電網(wǎng) 世界各地的設備都使用ADI轉換器。

ADI公司將高集成度與出色的系統(tǒng)性能相結合,實現(xiàn)了設計簡便、成本節(jié)約和長期系統(tǒng)可靠性。

ADI公司用于能量收集和電源管理的技術處于行業(yè)領先地位。

ADI通過高精度轉換器和放大器提供精密信號測量。

完整的ADC、處理器和無線收發(fā)器系列涵蓋了整個超低功耗信號鏈。

產品 ADI推薦
電源管理 ADP5091
信號調理 放大器:ADA4051-x/AD861x/AD850x
處理器 ADuCN302x
電源監(jiān)控 ADM861x
射頻收發(fā)器 ADF702x
電壓比較器 ADCMP380
電壓基準 AD1582/ADR525

主要產品介紹

部件號 描述 主要特點 好處
電源管理
ADP5091 超低功耗能量
收集器 PMU
輸入電壓:80 mV 至 3.3 V;380mV快速冷啟動;1.5 V 至 3.6 V 的 150 mA 穩(wěn)壓輸出;存儲和備用電池充電的可編程電壓監(jiān)視器 具有最大功率點跟蹤的升壓穩(wěn)壓器;射頻傳輸友好
放大器
ADA4051-X 零漂移、
軌到軌運算放大器
極低的電源電流:13μA;低失調電壓:最大15μV;失調電壓漂移:20 nV/C;V供應: 1.8 V 至 5.5 V 軌到軌輸入/輸出;單位增益穩(wěn)定;擴展工業(yè)溫度范圍:?40°C 至 +125°C。
處理器
ADuCM302x 超低功耗 ARM
Cortex-M3 單片機
高達 26 MHz 的 ARM Cortex-M3 內核,具有 64 kB、256kB 閃存、4 kB 緩存;V供應: 1.8 V 至 3.6 V;有效< 38μA/MHz,休眠< 750 nA;8通道,1.8 MSPS,12位SARADC;數(shù)字比較器;硬件加密加速器/CRC 電源監(jiān)視器;LDO+ 降壓轉換器可提高效率;用戶代碼保護;動態(tài)/SW 時鐘和電源門控
電源監(jiān)控器
ADM861x 超低功耗
監(jiān)控
超低功耗ICC = 92 nA;電壓監(jiān)控范圍:0.5 V 至 4.63 V,閾值精度±1.3%;可選看門狗定時器 手動復位輸入;低電平有效,漏極開路復位輸出;電源毛刺抗擾度
射頻收發(fā)器
ADF7024 Sub-GHz, ISM/SRD, FSK/GFSK,
收發(fā)器
ISM頻段:431兆赫至435兆赫/862兆赫至928兆赫;支持的數(shù)據(jù)速率:9.6 kbps 至 300 kbps;V供應: 2.2 V 至 3.6 V;自動頻率/增益控制(AFC/AGC);11.75μA 采用智能喚醒模式 (SWM) 的自主接收嗅探 超低功耗休眠模式;數(shù)字接收信號強度指示;高度線性/阻塞/靈敏度;片內、8位ADC
電壓比較器
ADCMP380 超低功耗電壓
比較器
超低功耗,ICC = 92 nA;啟用輸入;23μs典型傳播延遲;漏極開路型輸出 帶片內基準的比較器;輸入毛刺抗擾度
電壓基準
AD1582 微功耗、精密串聯(lián)模式電壓
基準
低靜態(tài)電流:最大70μA;電流輸出能力:±5 mA;寬電源范圍:V在= V外+ 200 mV 至 12 V;寬帶噪聲(10 Hz至10kHz):50μV rms 獲得專利的溫度漂移曲率校正設計;工業(yè)溫度范圍為?40°C至+125°C

審核編輯:郭婷

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