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ADSP-CM40X系列處理器芯片是ADI公司最新推出的基于ARM Cortex M4內(nèi)核的產(chǎn)品。該產(chǎn)品處理器主頻高達(dá)240Mhz,集成了高性能的16bits ADC,諧波分析引擎(HAE)以及豐富的內(nèi)存及外部接口資源,十分適合于中低壓的繼電保護(hù)產(chǎn)品及配電自動(dòng)化終端、電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制等應(yīng)用。
為便于用戶評(píng)估ADSP-CM40x的功能和性能,快速開(kāi)發(fā)以ADSP-CM40x為核心的配電自動(dòng)化終端、電能質(zhì)量分析裝置等產(chǎn)品,世健國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司研發(fā)中心研發(fā)了該解決方案平臺(tái)。
方案采用配電自動(dòng)化最小保護(hù)系統(tǒng),外部三相電壓、三相電流及零序電流信號(hào)經(jīng)電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)變換后為最大+/-10V 雙極性信號(hào),ADSP-CM408F 的內(nèi)置 ADC 輸入通道為 0-2.5V 的輸入范圍,輸入信號(hào)通過(guò)精密放大器 AD8604 進(jìn)行信號(hào)調(diào)理電路變換,調(diào)理電路輸
出 1.25V 直流并疊加最大幅度為 1.25V 的正弦信號(hào), ADSP-CM408F 內(nèi)部有兩個(gè)高性能 16 位 SAR結(jié)構(gòu) ADC(ADC0 和 ADC1),其中一個(gè) ADC 負(fù)責(zé)電流通道采樣而另一個(gè) ADC 負(fù)責(zé)電壓通道采樣。
CM408F 的兩個(gè) ADC 內(nèi)核單元可以進(jìn)行同步采樣,利用這一功能可以實(shí)現(xiàn)同相的電壓、電流同步采樣。單個(gè)采樣通道(包含放大電路)實(shí)測(cè)的有效位數(shù)(ENOB)可以達(dá)到 13bits。電壓、電流的采樣值送入 CM408F 的諧波分析引擎(HAE),可以對(duì)電壓電流原始采樣值進(jìn)行高達(dá) 56 次諧波
(基于 50Hz 基波)分析,HAE 計(jì)算結(jié)果通過(guò) UART0 或 UART2 發(fā)送至上位機(jī)軟件,用戶可以對(duì)相關(guān)的諧波分析數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析。
1.3 適用范圍
由于在硬件上加入了電壓互感器和電流互感器且在軟件上實(shí)現(xiàn)了 3相電壓、電流采樣和諧波分析等,該參考平臺(tái)特別適合于低壓電力保護(hù)裝置、配網(wǎng)自動(dòng)化中端 DTU/FTU、電機(jī)保護(hù)器、電能質(zhì)量分析裝置等領(lǐng)域的制造商參考。
方案中的信號(hào)調(diào)理電路主要由 2片AD8604、1片AD8602以及 1片ADR3425組成。AD8604和 AD8602為ADI 公司的精密單極性放大器,ADR3425為ADI公司的 2.5V輸出的電壓基準(zhǔn)芯片。ADR3425 輸出的基準(zhǔn)電壓經(jīng)過(guò) AD8602緩沖之后作為輸入信號(hào)的偏置。2片AD8604對(duì)4路電流信
號(hào)(IA、IB、IC、IN)和 4路電壓信號(hào)(VA、VB、VC、VX,其中VX 用于檢測(cè)頻率)進(jìn)行變換,可以將-10V~+10V 的信號(hào)變轉(zhuǎn)為 0V~2.5V的信號(hào)。
電路結(jié)構(gòu)參見(jiàn)下圖:
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RS232接口采用 ADI 公司的ADUM5402+ADM3232E 方案。ADUM5402 是帶有DC-DC轉(zhuǎn)換器的 4通道數(shù)字磁隔離芯片,該芯片配合電平轉(zhuǎn)換芯片 ADM3232E構(gòu)成了帶隔離的 RS232接口。如下圖所示:
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2.3.4 RS485 接口
RS485接口采用 ADI 的ADE2587E接口方案。 ADM2587E芯片是帶有信號(hào)隔離和電源隔離的485 收發(fā)芯片。如下圖所示:
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2.3.6 CAN 接口
ADSP-CM40X 內(nèi)置 2個(gè)CAN控制器接口,為滿足不同客戶的需求,方案設(shè)計(jì)了兩種不同的
CAN 總線接口方式,CAN0 接口連接ADI公司的 CAN收發(fā)器ADM3053(帶信號(hào)隔離和電源隔離的
CAN 收發(fā)芯片),是帶隔離的 CAN接口;CAN1 接口連接Microchip 公司的CAN收發(fā)器芯片
MCP2562,不帶隔離。如下圖所示:
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2.3.7 以太網(wǎng)接口
ADSP-CM408F 內(nèi)置一個(gè)以太網(wǎng)接口MAC, 外部連接采用Microchip 公司的收發(fā)器芯片
LAN8742,如下圖所示:
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Rev. PrC | Page 11 of 24
2.3.8 電壓互感器(PT)和電流互感器(CT)
方案選用了南京擇明電子公司的高性能電壓互感器 PT和電流互感器 CT。 電壓互感器的
額定輸入電壓為 100V,額定輸出電壓為 2.941V;電流互感器的額定輸入電流為 5A,額定輸出電
壓為 0.1765V。如下圖所示:
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