原标题：TI ADS131E08S空气断路器高分辨率模拟前端参考设计

　　ads131e08s是一款带有内置可编程增益放大器(PGA)，内部基准电压源和内部振荡器的多通道，同步采样，24位，delta-sigma(ΔΣ)模数转换器(ADC)。ADC宽动态范围，可扩展数据速率和内部故障检测监视器使ADS131E08S在工业电源监视，控制和保护应用中非常具有吸引力。快速上电时间允许在为线路供电的电源应用施加到器件的电源的3ms内提供数据。真正的高阻抗输入使ADS131E08S能够。

　　直接与电阻分压器网络或电压变压器接口以测量线路电压，或电流互感器或罗氏线圈来测量线路电流。凭借高集成度和卓越的性能，ADS131E08S能够以显着降低的尺寸，功耗和总体成本创建可扩展的工业电源系统。

　　ADS131E08S每个通道具有单独的输入多路复用器，可独立连接到内部生成的信号，用于测试，温度和故障检测。故障检测可以在器件内部实现，使用集成的比较器与数模转换器(DAC)控制的触发电平。ADS131E08S可以工作在高达64kSPS的数据速率。

　　完整的模拟前端(AFE)解决方案采用64引脚TQFP封装，工作温度范围为-40℃~+105℃。

　　ADS131E08S主要特性

　　上电时间：3ms

　　八个差分同步采样输入

　　高性能

　　1kSPS时的动态范围：118dB

　　串扰：-125dB

　　THD：在50Hz和60Hz时为-100dB

　　低功耗：2mW/通道

　　数据速率：1,2,4,8,16,32和64kSPS

　　增益选项：1，2，4，8和12

　　内部参考电压：8ppm/℃漂移

　　电源范围

　　模拟：2.7V~5.25V(单极)/±2.5V(双极)

　　数字：1.7V~3.6V

　　故障检测和设备自检能力

　　SPI兼容数据接口和四个GPIO

　　封装：64引脚TQFP封装

　　工作温度范围：-40℃~+105℃

　　ADS131E08S应用

　　工业电源应用：断路器，保护继电器，电源

　　监控

　　数据采集系统

　　空气断路器(ACB)用高分辨率和快速加电模拟前端参考设计TIDA-00661

　　断路器是自动操作的电气开关，其设计可以保护电路免受由过载引起的损坏。当太多设备在单个电路上操作时，或者当迫使一件电气设备超出其设计能力时，发生过载。当两个裸露的导体接触时发生短路。当发生短路时，电阻下降到几乎为零。短路电流可能比正常工作电流高几千倍。断路器的基本功能是检测故障状态，并通过中断连续性立即中断电流。断路器有不同类型：

　　低压断路器：这些断路器通常用于家庭，商业和工业领域。小型断路器(MCB)，塑壳断路器(MCCB)和空气断路器(ACB)是低压断路器的常见示例;

　　中压断路器：这些断路器可以组装成用于室内应用的金属封闭开关设备系列或作为户外应用(如变电站)的单独组件;

　　真空断路器，空气断路器和SF6断路器是中压断路器的示例。

　　高压断路器：这些断路器有助于保护和控制电力输电网络。这些断路器使用电磁线圈进行操作，并采用通过电流互感器工作的电流检测保护继电器。真空断路器和SF6断路器是高压断路器的示例。

　　断路器执行以下功能

　　感应：发生过电流时

　　测量：过电流量

　　作用：通过及时跳闸，以防止损坏断路器和断路器保护的导体

　　TIDA-00661主要特性

　　与8通道，同步采样，24位ΔΣADC接口的三个电压和五个电流输入ADS131E08S具有快速启动(<3ms)

　　测量交流电流输入，动态范围≤500，±1%，固定PGA增益

　　使用固定PGA增益，在±1%范围内测量10V~750V范围内的交流输入

　　板上电位分压器，用于测量电流和负载电阻，用于电流测量

　　在施加辅助直流输入后，ΔΣADC(ADS131E08S)在测量输入电压的±2%范围内的总启动时间<4ms

　　使用ADS131E08实现0.2A~100A交流输入的电流测量精度为±0.2%

　　使用ADS131E08实现5V~1000V AC输入的电压测量精度为±0.2%

　　采用Fly-Buck配置配置以产生电源输出的DC-DC转换器

　　低功率电流互感器(LPCT)的精度测量从0.6mV~333V(>500动态范围)在±0.2%

　　子系统可配置为2W或8W功率输出

　　提供测量三个电流输入与单增益接口到12位内部ADC的MCU的地球电流测量

　　模块化设计提供将ADC板连接到ADS131 EVM或MSP430 MCU的选项

　　板载LDO为MCU和ADC板生成3.3V和5V，ADC模拟电源为±2.5V和3V

　　ADC输入受ESD保护

　　TIDA-00661特性应用

　　ACB

　　MCCB

　　重合器

　　馈线保护继电器

　　图 TIDA-00661外形图

　　表1 MCU板材料清单

　　表2 ADC板材料清单