扔掉变流器—第3部分：如何在多相位计量系统中使用分流传感器

由于将分流器用作电流传感器时所具有的很多优势，它们经常在计量系统中被用作电流传感器。

不过，正如这一系列的上一篇文章中所谈到的那样，由于分流器缺少隔离功能，使它们在多相位测量中无法充分地发挥作用。在三相位星形系统中，根据Kirchhoff的电流定律，中性电流是3个线路电流的总和。因此，在Live_In和Live_Out连接之间放置一个分流器是测量单个相位电流的唯一方法。如果三个相位都使用这种方法连接的话，这将会使具有破坏性的高电压出现在测量设备的引脚上。

为了解决在多相位计量系统中使用分流传感器时出现的复杂问题，我们在近期发布了一款全新的TI Design参考设计，演示了在三相位计量系统中使用隔离式电流传感器的方法。

这个全新的TI Design参考设计，TIDA-00601，使用具有集成LDO的AMC1304M05加强型隔离式增量-累加调制器，以及超低功耗MSP430F67641微控制器 (MCU)，设计出一个具有电流隔离分流传感器的0.5% 类别的三相电能测量系统。这个参考设计的方框图显示如下。

图1：TIDA-00601方框图

在这个设计中，AMC1304M05调制器的电压输入范围在无需外部增益放大器的情况下，能够实现对分流器上压降的准确测量。相对于模拟输入，每个AMC1304M05的比特流输出被隔离。特别是，器件的隔离格栅，按照DIN V VDE 0884-10，UL1577和CSA标准，经证明能够提供高达7000 VPEAK的增强型隔离。高达1.0kVAC RMS的工作绝缘电压可以使得每个AMC1304M05的输入被连接至不同的通电线路上，与此同时，调制器的数字比特流共用同一个接地基准。这个特性在测量设备上不会出现任何有害电压的前提下，确保了电流感测。

一旦AMC1304M05调制器输出了相应的比特流，那么MSP430F67641 MCU就从每个相位中取出数据，并且使用其数字滤波器来获得针对每个相位的电流样本。同时，MCU使用其内部SAR数据转换器来获得针对每个相位的电压样本。通过使用针对每个相位的电压和电流样本，MSP430F67641计算出以下参数：有功和无功功率、RMS电流和电压、功率因数和线路频率。

可以通过PC校准GUI工具，或者在板载LCD上查看计量参数。当用于计量参数观察的PC校准GUI选项被选中时，计量参数通过RS-232由电路板传送到PC。通过使用ISO7321，RS-232连接能够提供高达3kV的隔离，这样的话，即使在电路板被接至主电源时，PC GUI也可运行。

淘汰电流互感器 —— 第2部分：克服使用分流式电流传感器的弊端