【成功案例】内置24位ADC的MCU在交流三相电监测上的应用

时间： 2017-12-27 来源：世强作者：迷糊张

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检测系统中最重要的一环就是模数转换器（ADC），一颗独立的高精度ADC价格都不菲，普通的MCU内置的ADC一般都是12位，少数能达到14位，极少数可以做到16位，SILICON LABS 推出的C8051F350就是这个极少数中的一员。

C8051F350 MCU以其低廉的价格和优异的ADC转换能力，被用在各种信号检测上。

C8051F350的ADC特性：（特定条件下）

1）ADC分辨率：24位。

2）ADC无失码：24位。

3）积分非线性：±15ppm FS。

4）增益误差：±0.0002%。

5）增益温漂：±0.5ppm/℃。

6）输入共模抑制比：50Hz/60Hz 100dB（无屏蔽外壳这点特别重要）。

本文重点介绍C8051F350 MCU在三相交流电监测上的应用。

C8051F350需要模拟电源为2.7V～3.6V。本设计为485总线上的智能仪表，故采用直流24V供电。为了得到稳定可靠的3.3V电源，使用的DC/DC做了5V的降压转换。在5V的后端使用了3.3V的LDO给模拟电源提供稳定的直流，LDO的输入端可以加磁珠和LC低通滤波器，保证3.3V的低纹波。图1为采用C8051F350 MCU的供电电路图。

图1 C8051F350供电

为了获取更为精准的ADC采样数据一般都会给ADC提供一个高精度的基准电压源，C8051F350内部有一个稳定的1.25V基准外加一个2倍输出缓冲放大器，可以提供稳定的2.5V基准，温度漂移为15ppm/℃，能够满足基本的用户需求。要求苛刻的可以使用外部基准源比如ISL60002系列，本文就使用这样一颗基准源，电路如图2所示，基准输入端使用10uF和0.1uF电容组合减小输入纹波。

图2 外置基准电路

信号监测电路重要的一部分是信号调理。本电路使用交流互感器将交流信号转换为交流低电压，3路相电压转换信号通过模拟开关进行切换，弱交流信号通过RMS电路被转换为直流，进入到C8051F350的ADC0通道进行测量。

图3 交流互感电路

图4 模拟开关和RMS电路

C8051F350建议使用差分通道来达到最好的电路共模噪声的抑制，本文就采用差分模式设计，经实验对比单端模式达到了很好的共模噪声抑制效果。ADC输入端使用RC滤波器增加输入阻抗的同时，进一步减小高频干扰。外部参考输入使用10uF和0.1uF并联，保证基准的稳定。

图5 MCU的ADC输入电路

在输出率调制器时钟频率2.4576MHz,抽取比1900，输出字率10Hz的情况下本系统可以达到20位的分辨率，RMS噪声仅为2.3uV，能够很好的完成相间电压监测任务。通过该项目使用发现C8051F350是一款不错的混合型MCU，值得推荐。

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wch7475 Lv8. 研究员 2019-03-04

学习
jishizhong Lv9 2019-02-24

学习了，厉害
用户56731903 Lv9. 科学家 2019-02-20

学习了！
周鑫 Lv8. 研究员 2019-01-27

学习学习
小学生 Lv8. 研究员 2019-01-07

不错

share Lv6. 高级专家 2018-12-31

最近专供电力行业
redsky Lv5. 技术专家 2018-12-30

学习
亚伦 Lv7. 资深专家 2018-12-28

还不错。
舟启航 Lv6. 高级专家 2018-12-23

不错，好资料收藏了，学习分享一下！
TTw Lv3. 高级工程师 2018-12-22

学习

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