维普资讯 http://www.cqvip.com 文章编号：ｌＯＯ１．９９４４（２００２）０６ ００２４－０２ ＡＤ５３６Ａ的性能及其应用 赵鹏，李志刚 （河北工业大学电器研究所，天津 ３００１３０） 摘要：电流有效值的检测精度直接影响到断路器的可靠性和精度。利用智能断路器中的 微处理器对电流进行采样。受到时间和精度的限制。介绍了一种真有效值转直流值的集成 电路一ＡＤ５３６Ａ的主要功能、性能参数、基本连接以及供电方式等，并对其在智能脱扣器中 的应用作了简要说明。 关键词：ＡＤ５３６Ａ；有效值；交直流；稳定时间；峰值因数 中图分类号：ＴＮ４６；ＴＰ３３５ 文献标志码：Ｂ １ 引言 ２．１ 引脚说明 随着工农业用电量的增长，配电线路中大量使用 以ＤＩＰ一１４封装为例，ＡＤ５３６Ａ各管脚的作用如 电路保护装置。电流有效值的检测方法直接影响电路 表１所示。 保护装置的可靠性及精确性。 表１ ＤＩＰ一１４的管脚作用 利用微处理器求得正弦波有效值的方法通常有 管脚 符号 作用 两种：用一个周期内采样数据的最大值乘以０．７０７得 ｌ Ｖ 交流电压信号输入 ３ —Ｖ。 接负电源 到；用半周期内采样数据的平均值乘以１．１ １得到。这 ４ Ｃ。 接滤波电容，并由此确定稳定时间 两种方法对于微处理来说很容易实现，但在现代配电 ５ ｄＢ 分贝输出端 系统中，由于大量使用电动机、变频空调、不间断电源 ６ ０ＵＴ 缓冲输出端 ７ ＩＮ 缓冲输入端 等器件，使得配电系统已不再是纯正弦电路，使得配 ８ Ｉ枷 电流输出端 电线路的真有效值与通过采样、计算得出的有效值存 ９ Ｒｌ 可外接电阻以调节精度 在相当大的误差，从而导致电路保护装置误动作。在 １０ Ｃ０ＭＭ０Ｎ 接地端 ｌ４ ＋Ｖ。 接正电源 此介绍一种精确的ＲＭＳ—ＤＣ转换器ＡＤ５３６Ａ。 ２．２ 工作原理 ２ 关于ＡＤ５３６Ａ ＡＤ５３６Ａ嵌入了有效值解方程电路，从而克服了 ＡＤ５３６Ａ是美国ＡＤ公司推出的真有效值转为直 动态范围窄以及其他直接计算有效值时固有的限制。 流值的单块集成电路。其性能优良，可以直接计算输 ＡＤ５３６Ａ的实际执行原理如下： 入的任何复杂波形（包括交、直流成分）的真有效值。 它所特有的峰值因数补偿电路，使其在峰值因数达到 ７时测量误差仅为ｌ％。ＡＤ５３６Ａ的频带很宽，可以测 由均方根定义，有‰ 、／ 量到频率３００ ｋＨｚ，电压１００ ｍＶ以上，带有３ ｄＢ误 经变换得 ＝Ａｖｇ・【 】。 差的信号电平。利用外部提供的参考电压，用户能方 ２．３ 标准连接 便地设置０ ｄＢ电平，使其可以对应于０．１～２ Ｖ之间 在多数有效值的精确测量中，ＡＤ５３６Ａ的连接相 的任何有效值。ＡＤ５３６Ａ在商业级应用中有两个精度 当简单，只要外接一个滤波电容就可工作。在这种连 级（Ｊ，Ｋ）可供选择，两种产品都有ＤＩＰ一１４和ＴＯ一 接中，由于滤波电容的作用，当输入的交流电压信号 １００封装。 频率较低时会出现微小的误差。当输入高频信号时， 收稿日期：２００２—０４—１８ 田 ■ 维普资讯 http://www.cqvip.com 可获得高精度的直流输出。如需禁止直流输入，可在 输入端串接一个无极性的电容。如果驱动ＡＤ５３６Ａ的 ２．５ 参数测量 ：４．７ Ｆ时测量的参数见表２。由于采用±５ 电源带有大量的高频脉动成分，则应在两电源和地之 间接一个陶瓷电容，并使陶瓷电容尽量靠近ＡＤ５３６Ａ。 ２．４ 平均时间常数的选择 ＡＤ５３６Ａ在工作时，如果输入幅值缓慢变化的直 流信号，它可以进行精确地转换；当输入直流信号的幅 值变化较快时，由于直流误差（平均误差）和纹波误差 的存在，ＡＤ５３６Ａ的实际输出值将与理想的输出值略 有差异。直流误差取决于输入信号的频率和 的值。 ｃａ 的最小值可以根据输入信号的频率来确定。纹波是 输出信号中的交流成分，可有两种方法来减小： ①加大Ｇａ 由于纹波的大小和ｃａ 成反比，当 用高峰值因数测量波形时，平均时间常数至少应为信 号周期的ｌＯ倍。通过加大ｃａ 虽然消除了纹波，但却 使稳定时间相应变长，这在信号减小时尤为明显。 ②使用后向滤波器，如图１所示。如果使用单极 滤波器（去掉ｃ３，短路见）且使ｃ２约为ｃａ 的２倍， 则会使纹波减小，但相应的稳定时间将会增加。如 ｃａ ：１ Ｆ，ｃ２：２．２ Ｆ，输入６Ｏ Ｈｚ信号时，其纹波 可从１０％减小到约０．３％，但相应的稳定时间将增长 为原来的３倍。因此，减小ｃａ 和ｃ２可以在保证纹波 减小的前提下缩短稳定时间。当使用两极滤波时，在 不增加稳定时间的情况下，可更有效地减小纹波。对 于恒定的纹波，可以通过减小ｃａ ，Ｃｚ和Ｃ 进一步缩 短稳定时间。由于直流误差与滤波器无关，仅与ｃａ 有关，所以在选择 时，只需考虑其直流误差即可。 图１ 带有两极滤波器的连接 胄动化与位襄 ２ＤＤ２（６） ■ Ｖ供电，所以输入交流信号的最大有效值为２ ｖ。 表２测量参数 采用±５ Ｖ供电时，当输入电压的有效值在１ Ｖ 左右时，ＡＤ５３６Ａ的转换精度量精确；随着输入电压 的由１ Ｖ向０或２ Ｖ变化时，其转化精度略有下降， 但仍比较接近真有效值。建议在使用ＡＤ５３６Ａ时，输 入电压的有效值最好选在１ Ｖ附近。 ３ 在智能脱扣器中的应用 在低压保护电器中，脱扣器的使用相当广泛。传 统的脱扣器多是电磁式或模拟式的，工作可靠性都比 较低。随着微处理器的发展，新一代的智能脱扣器异 军突起，以其体积小，可靠性高越来越受到人们的青 睐。由于对真有效值采样程序的编写过于繁琐，故采 用ＡＤ５３６Ａ来实现真有效值的测量并同时转化成直 流信号，供ＣＰＵ处理。 智能脱扣器中的阻容滤波电路用来消除高次谐 波；双向稳压电路用来保护ＡＤ５３６Ａ，以免其因输入 电流过大而损坏。 采样程序编写如下： ＢＣＦ ＳＴＡＴＵＳ，５ ；设置ＡＤＣＯＮ０ ＭＯＶＬＷ ４ＩＨ ；选中ＲＡ０ Ｍ０ＶＷＦＡＤＣＯＮＯ ＮＯＰ ；等待采样完成 ＮＯＰ ＢＳＦ ＡＤＣＯＮ０，２ ；启动Ａ／Ｄ转换 ＡＡ ＢＴＦｓＣ ＡＤＣＯＮ０，２ ；测试Ａ／Ｄ转换是否完成 Ｇ０ＴＯ ＡＡ 参考文献： ［１】胡正业．智能断路器真有效值电流的检测［Ｊ】．低压电器，２００ｏ （４）． ［２】窦振中．ＰＩＥ系列单片机原理和程序设计［Ｍ】．北京：北京航空 航天大学，ｌ９９８． 一 四
