概述
ADE7912/[ADE7913]是隔離式3通道Σ-Δ型ADC，可用于多種應用，如基于分流器的三相電表、電能質量監控、太陽能逆變器、過程監控和保護器件。數據和電源隔離采用ADI公司的iCoupler ^?^ 技術。ADE7912集成兩個24位ADC，而ADE7913集成三個ADC。電流ADC可在3 kHz信號帶寬內提供67 dB信噪比，而電壓ADC可在相同的帶寬內提供72 dB信噪比。其中一個通道在分流器用于電流感應時專門用來測量該分流器的電壓。最多兩個額外的通道專用于測量電壓，通常采用電阻分壓器來檢測電壓。一個電壓通道可用于測量芯片溫度，測量時使用內部傳感器。ADE7913提供三個通道：一個電流通道和兩個電壓通道。ADE7912有一個電壓通道，其他方面與ADE7913相同。
數據表：*附件：ADE7912 ADE7913內置SPI接口的2通道、隔離式Σ-Δ型ADC技術手冊.pdf

應用

• 基于三相電流檢測
• 電力質量監控
• 太陽能逆變器
• 過程監控
• 保護器件隔離傳感器接口
• 工業PLC

特性

• 兩個隔離式Σ-Δ型模數轉換器（同步采樣ADC）
• 集成 isoPower，隔離式DC-DC轉換器
• 片內溫度傳感器
• 四線式SPI串行接口
• 多達4個ADE7912/ADE7913器件由單個晶振或外部時鐘計時
• 多個ADE7912/ADE7913器件同步
• 電流通道峰值輸入范圍為±31.25 mV
• 電壓通道峰值輸入范圍為±500 mV
• 基準電壓漂移：10 ppm/°C（典型值）
• 3.3 V單電源
• 20引腳、寬體SOIC封裝，爬電距離為8.3 mm
• 工作溫度：-40°C至+85°C
• 安全和法規認證
  • UL認證
    – 1分鐘5000 V rms，符合UL 1577
  • CSA元件驗收通知5A
    – IEC 61010-1：300 V rms
  • VDE合格證書
    – DIN VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    – VIORM = 846 V峰值

應用電路

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

模擬輸入

ADE7913 有三個模擬輸入：一個電流通道和兩個電壓通道。ADE7912 不包含第二個電壓通道。電流通道采用全差分電壓輸入引腳 IP 和 IM，其最大差分信號電平為 ±31.25 mV。電壓輸入引腳 VIP 和 V2P 處的最大差分 V_{IP} 信號電平也為 ±31.25 mV。IM 輸入引腳允許的最大 V_{IM} 信號電平為 ±25 mV。

圖 23 展示了電流通道的原理圖以及 IM 引腳最大輸入電壓的關系。

需要注意的是，電流通道通過檢測分流電阻兩端的電壓來感知電流（見圖 22 ），因此，電流通道采用偽差分配置，類似于電壓通道配置（見圖 24 ）。

電壓通道：VIP 和 V2P 這兩個偽差分、單端電壓輸入引腳對 VM 具有 ±500 mV 的最大輸入電壓。VM 輸入引腳處允許的最大信號電平為 ±25 mV。圖 24 展示了電壓通道輸入及其與最大峰值電壓的關系。

模數轉換

ADE7912/ADE7913 有三個二階 Σ - Δ 模數轉換器（ADC）。為簡單起見，圖 25 中的框圖展示了一階 Σ - Δ ADC，該轉換器由 Σ - Δ 調制器和數字低通濾波器組成，二者由數字隔離模塊隔開。

Σ - Δ 調制器將輸入信號轉換為連續的串行流，其速率由采樣時鐘決定。在 ADE7912/ADE7913 中，采樣時鐘等于 CLKIN/4（當 CLKIN = 4.096 MHz 時，為 1.024 MHz ）。1 位 DAC（數模轉換器）的輸出在反饋環路中被驅動，用于抵消輸入信號。如果環路增益足夠大，DAC 輸出的平均值（因此，位流）可以接近輸入信號電平。對于單個采樣間隔內的給定 ADC 值，1 位 ADC 的數據實際上可以忽略不計。只有對大量樣本進行平均才能得到有意義的結果。這種平均是 ADC 數字低通濾波器的一部分，數據經過數字隔離器后，低通濾波器通過對大量位流進行平均，生成與輸入信號電平成比例的 24 位數據字。

Σ - Δ 轉換器采用兩種技術，從本質上的 1 位轉換技術實現高分辨率。第一種技術是過采樣。過采樣意味著信號以遠高于感興趣帶寬的速率進行采樣。例如，在 ADE7912/ADE7913 中，當 CLKIN = 4.096 MHz 時，采樣速率為 1.024 MHz，感興趣的帶寬為 40 Hz 至 3.3 kHz。過采樣的效果是將量化噪聲（與采樣相關的噪聲）分散到更寬的帶寬上。隨著噪聲在更寬的帶寬上擴散，感興趣帶寬內的量化噪聲會降低，如圖 26 所示。

然而，僅靠過采樣不足以改善感興趣頻段內的信噪比（SNR）。例如，需要過采樣因子為 6（或 6 dB ）才能將信噪比提高到合理水平，此時可以將量化噪聲整形，使大部分噪聲位于更高的頻率。噪聲整形是第二種實現高分辨率的技術，在 Σ - Δ 調制器中，噪聲由積分器整形，積分器具有高通特性，可對量化噪聲進行整形。結果是大部分噪聲位于更高的頻率，可被數字低通濾波器去除。這種噪聲整形如圖 26 所示。