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摩杰智能电表对电压监控器的要求有哪些?

随着世界各地的电网变得越来越摩杰智能,其中的电子系统设计必不可少。为了保证电网系统的长期可靠,摩杰智能电表系统中需要随时监视各部分电压,以防止导致测量失真或系统故障等意外情况。

(图1)

图1展示了摩杰智能电表系统通常包含的几大模块其中标红包括了电源轨、测量以及应用模块,从一般设计的角度来看,监视电力消耗的系统需要精确,紧凑和可靠,所以这三部分通常离不开电源电压监控器/看门狗定时器等产品。

DC/DC电源子系统的要求:宽Vin和低Iq

电表的供电系统如下:从主交流电源接收12 V至24V电压,将其转换为3.3V或5V DC电压,之后为系统的其余部分供电。电压监控器可确保主电源和所有电源轨均在系统要求范围内,以确保系统正常运行。如果该模块中的电压发生故障或掉电,电压监视解决方案需要标记故障状况,以便系统的其余部分可以正常关闭。

如果主电源不能提供足够的电源,则开关会将备用电池或超级电容器连接到系统中,以临时提供所需的电源。通常DC/DC电源模块需要一个电压监控器,该电压监控器具有宽的Vin来监控高达24 V的电压,并且负责启动备用电源。

计量和应用子系统的要求:高精度和可编程延迟

计量模块通过传感器连接到外界,并负责实际的测量,然后再将信息发送到微控制器(MCU)进行处理。该应用还有另一个MCU,除了显示信息外,它还可以进行格式化和存储数据。该块负责监视整个系统,并充当系统和数据输出之间的主要接口。

在这些模块中,准确监控为MCU供电的电压轨和MCU活动对于确保可靠和一致性测量至关重要。如果MCU处于不正确的工作状态,则电压监控器或看门狗定时器可以在出现任何其他问题之前标记出故障。在监视电压时,尤其是在需要精确、可靠的测量系统中,电压监视器的精度对系统处理时间和运行性能至关重要。

此外,每当应用模块使用MCU或几个不同的外设时,出于时序目的,需要可编程的启动延迟。当MCU或其他外围设备需要特定的启动时间时,可编程延迟起着重要的作用。同样,当发生故障情况时,可能需要特定的复位延迟,以便MCU和/或外设在释放复位之前完成任务。在这种情况下,可编程的延迟功能可以非常简单的解决这一问题。

摩杰智能电表整体设计要求

图1概述的所有三个模块都需要电压监控器,都需要宽Vin,低功耗(低Iq),高精度和可编程延迟等特点。TI日前推出的TPS3840完全符合如上的所有要求。

TPS3840具有高达24 V或更高的宽输入电压范围,并带有用于监视高低压轨的外部电阻器,典型电压监视精度为1%,仅消耗350nA的功率,同时提供可编程延迟。此外,TPS3840提供了优异的精度和灵活性,与MCU中的内部ADC监控相比,TPS3840在电压监控器阈值选项方面具有更大的灵活性,更低的上电复位电压和更快的启动延迟。

上电复位定义为在定义输出之前的最小输入电压,可有效防止可能产生错误故障或过早启动系统所产生毛刺。TPS3840的启动延迟仅为220 s,这意味着TPS3840可以在系统其余部分上电之前就开始监视电压。总体而言,电压监控器通过连续监控电表内部电压轨来保证稳定的的系统功能。

计量和应用模块中的外部看门狗定时器将通过检测MCU通用输入/输出引脚发送的脉冲来确保MCU不会周期性地锁存或出现毛刺。如果软件故障并错过脉冲,则外部看门狗定时器将复位MCU。

TPS3430可编程看门狗定时器是一个不错的选择,因为它提供了可编程看门狗超时和看门狗复位延迟,可以满足任何MCU的时序要求。如果您既需要电压监控器又需要看门狗功能,则TI提供了许多满足此需求的设备。

正如图一所示,其中绿色模块部分TI都可以提供相应的产品,几乎可涵盖一整套完整方案。

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