采用TI 能耗測量IC簡化輔助計量

使用低功率組件的能耗測量系統(tǒng)可采用簡單的電容式電源供電。然而，電容式電源不能提供用于驅(qū)動 RF 收發(fā)器的足夠電流。采用 Wi-Fi™ 或 ZigBee® 技術(shù)傳送能耗數(shù)據(jù)的輔助計量表將需要一個額外的 NPN 輸出緩沖器或變壓器以及開關式電源，用于為 RF 收發(fā)器供電。

校準

由于組件和傳感器容差的緣故，計量表之間可能存在能耗測量值的差異。公用事業(yè)公司提供的電表有著嚴格的精度要求，而且在每個電表上都必須對由于組件容差造成的誤差加以校準。然而，諸如智能插頭和電器電度表等輔助計量表的精度要求往往比較寬松，因為它們的測量結(jié)果并不用于收費目的。設計的校準常數(shù)可在開發(fā)期間確定并寫入 MCU 閃存之中，因而不必在生產(chǎn)過程中逐個單元進行校準。預計采用這種方法可實現(xiàn) 3% 的準確度。該準確度在許多輔助計量表應用中均可滿足要求，而且校準的免除還能在生產(chǎn)中節(jié)省大量的成本。

MSP430AFE2xx 能耗測量 IC

MSP430AFE2xx 能耗測量 IC 在單個封裝中集成了多個 24 位 Σ-Δ ADC、可編程增益放大器和一個 16 位 MCU。該器件配套提供了用于執(zhí)行能耗測量計算任務的 TI MSP430™ MCU Energy Library4 軟件。

圖 5：面向能耗測量應用的 MSP430AFE2xx 的特性

當把 MSP430AFE2xx 能耗測量 IC 應用于輔助計量表時，開發(fā)人員將會體驗到以下的主要特性與優(yōu)勢：

高集成度

MSP430AFE2xx 集成了多種能耗測量所需的組件，包括 ADC 和 MCU。這使得低成本和小占板面積輔助計量表設計能夠采用極少的組件。除了能耗測量之外，MSP430AFE2xx 還可根據(jù)需要用于運行其他的小應用程序。

多個 24 位 Σ-Δ ADC

內(nèi)置的三個 ADC 皆可支持 ±500 mV 的差分輸入電壓，因此來自電流傳感器的輸出無需電平移位即可直接饋送至 ADC。另外，ADC 輸入還支持高達 -1 V 的負輸入電壓，所以同樣允許來自 AC 饋電線的分壓電壓信號直接連接至 ADC，而不必進行額外的電平移位。

MSP430AFE2xx 提供了多達 3 個具有 24 位分辨率的 Σ-Δ ADC。這些 ADC 能在很寬的負載電流范圍內(nèi)提供公用事業(yè)級 ( 0.1%) 的準確度。ADC 的同時采樣特性消除了電流和電壓樣本之間的固有延遲，并且不再需要進行軟件校正，這在順序采樣法中是一反常規(guī)的。

低功耗

MSP430AFE2xx 能耗測量 IC 具有低功耗特性，這一點對于擁有依靠低成本電容式電源給器件供電的能力十分重要。

軟件可編程性

TI 提供的 MSP430™ MCU 能源庫 (Energy Library) 和代碼范例有助輕松快捷地實現(xiàn)基于 MSP430AFE2xx 的能耗測量計算。

諸如 MSP430AFE2xx 等軟件可編程解決方案的一項關鍵優(yōu)勢是其為系統(tǒng)設計人員提供了根據(jù)特定的應用要求對解決方案做適應性調(diào)整的靈活性。例如：系統(tǒng)設計人員可執(zhí)行一種非標準的通信協(xié)議，以將能耗數(shù)據(jù)發(fā)送到主處理器或遠程終端。軟件可編程能耗測量 IC 的另一項優(yōu)勢是可在生產(chǎn)過程免除校準工作。

串行通信接口和 GPIO

MSP430AFE2xx 允許通過標準的串行接口(如 SPI 或 UART)傳送能耗數(shù)據(jù)。其另外的 GPIO 可用實現(xiàn) LCD 接口、LED 脈沖發(fā)生或者與諸如按鍵等輸入相連接。

總結(jié)

要在智能插頭、電器設備和服務器中廣泛推廣使用能耗測量，可完成能耗測量的低成本組件起著重要的作用。MSP430AFE2xx 能耗測量 IC 將能耗測量所需的主要組件集成在了單個封裝之中。這些組件包括可編程增益放大器、ADC、MCU 以及負責與其他器件進行通信的串行接口。MSP430AFE2xx 只需區(qū)區(qū)幾個無源組件便可與諸如分路電阻器和分壓器等低成本傳感器相連。MSP430 系列微控制器的低功耗性能允許采用低成本的電容式電源為 MSP430AFE2xx 供電。由于這款解決方案可采用軟件進行編程，因此提供了執(zhí)行非標準通信協(xié)議的靈活性。最后，一旦在開發(fā)過程中完成了校準，則可在生產(chǎn)期間將相同的校準常數(shù)寫入每個 MSP430AFE2xx 單元，以輕松實現(xiàn) 3% 或更好的準確度。由于在生產(chǎn)過程中免除了校準，故而有望顯著降低生產(chǎn)成本。