ADE1201单通道可配置隔离式数字输入技术手册

概述
ADE1201^1^ 是一款单通道可配置隔离式数字输入监控解决方案，适用于能源输送和分配应用。ADE1201 可通过串行端口接口 (SPI) 配置为对数字输入执行隔离式测量，该数字输入也称为二进制输入或接触输入。DOUT1 引脚上的 ADE1201 数字输出信号反映用户可配置信号调理后的输入信号状态。SPI 协议支持寻址，允许多达八个套件共享一个 4 线 SPI 端口。
数据表：*附件：ADE1201单通道可配置隔离式数字输入技术手册.pdf

ADE1201 应用电路接受 ±10 V 直流至 ±300 V 直流或 8 V rms 至 240 V rms 的宽输入电压范围。可编程湿电流和可靠应用电路使该套件满足严格的系统级电磁兼容性 (EMC) 要求。

ADE1201 包含一个 isoPower^®^ 集成隔离式 DC/DC 转换器，不再需要外部隔离式电源。iCoupler^®^ 芯片级变压器技术用于在数字输入监控器的高电压隔离端和低电压非隔离端之间隔离逻辑信号。利用此技术可创建包含数据和电源隔离功能并且外形尺寸小巧的设计。

集成式逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 和 1× 至 10× 的可编程增益放大器 (PGA) 可测量模拟输入。通过 SPI 端口可传输 ADC 波形以进行系统级诊断。

产品特色

1. 单通道可配置隔离式数字输入。
2. 单个硬件设计支持 24 V 至 300 V 系统。
3. 可靠的架构。
4. 支持系统级诊断。

应用

• 能源输送和分配
  • 多功能继电器保护
  • 变电站电池监控
  • 动力间或变电站联锁
  • 合并单元
  • 断路器状态指示
  • 远程终端设备
• 楼宇自动化

特性

• 单通道可配置隔离式数字输入
• 可编程跳闸阈值
• 片内去抖动滤波器
• 片内数据和电源隔离
• 应用电路监控宽电压范围
  • ±10 V 直流至 ±300 V 直流
  • 8 V rms 至 240 V rms 交流
• 可编程湿电流
  • 高达 205 mA 的脉冲
  • 高达 6.3 mA 的恒流
• 安全和监管审批
  • UL 认证
    • 3750 V rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 元件验收通知 5A（申请中）
    • CSA 61010-1：300 V rms
  • VDE 符合性证书（申请中）
    • DIN V VDE V 0884-11 (VDE V 0884-11):2017-1
    • VIORM = 565 V 峰值
• EMC 可靠解决方案支持继电器保护系统级要求
• 提供系统诊断所需的 ADC 样本
• 具有 PGA 的内部 SAR ADC
• 3.3 V 单电源
  • 集成 isoPower 隔离式 DC/DC 转换器
• 接口
  • SPI
  • DOUT1 输出反映数字输入的状态
  • IRQ 中断引脚
• 工作温度：−40°C 至 +125°C
• 采用 20 引脚 LGA 封装，爬电距离为 6.8 mm

框图

引脚配置描述

典型性能特征

测试电路
典型的ADE1201应用电路如图20所示。

工作原理

ADE1201 是一款单通道、可配置的隔离式数字输入监测器，专为电能传输和分配应用而设计。ADE1201 包含一个隔离侧和一个非隔离侧（见图21）。

仅需一个3.3 V电源即可为ADE1201供电。隔离侧电源（VDDI引脚和GNDPI引脚）由内部隔离式直流 - 直流转换器供电，该转换器由VDD引脚供电，位于非隔离侧。isoPower技术无需外部隔离电源。

器件的隔离侧集成了PGA、SAR ADC、可编程负载和门驱动器。数字隔离器允许隔离侧与非隔离侧进行通信。非隔离侧对来自隔离侧的ADC数据进行信号调理，并生成DOUT1数字输出。数字输出反映了来自隔离侧的IN1数字输入的状态。

SPI用于初始化ADE1201，并且可在运行期间用于监测状态和ADC波形。

电源供应与连接

VDD、VLDO和GND引脚
将VDD引脚连接到3.3 V逻辑电源。按照表16中所示，使用推荐的电容对这些引脚与GND引脚进行去耦，并参阅布局指南部分了解相关建议以及如何进行这些连接。

GND引脚
GND引脚是指本地电路的接地基准。隔离接地引脚（GNDPI引脚）用于为内部可编程负载的电流提供回流路径。位于引脚10的GND引脚用作内部隔离电源和LDO稳压器的参考。引脚1和引脚10都需要连接到印刷电路板的高压接地层。有关详细的接地方法，请参阅布局指南部分。

VDDI和VDDL电源
VDDI引脚是2.0 V隔离侧电源输出，VDDL引脚是模拟LDO稳压器的1.8 V输出。在引脚10处对这些引脚进行去耦，并参阅表16中的推荐电容以及布局指南部分的相关建议。

注意：无需从VDDI和GNDPI隔离电源输出提供外部组件。

上电

在上电时，由管理一个或多个ADE1201设备组成的系统的主机控制器必须执行以下步骤：

1. 向VDD引脚提供3.3 V电源。直流 - 直流转换器启动并为ADE1201的隔离侧供电。有关设备上电时间的完整详细信息，请参阅表3。
2. 要确定ADE1201设备何时准备好接受命令，请读取每个设备的INT_STATUS寄存器，将第14位（RSTDONE）设置为1。
3. 使用SPI初始化每个ADE1201的配置寄存器（BIN_FILTER、PL_EN和PGA_GAIN）。
4. 将0x0ADE1写入LOCK寄存器以完成配置过程。