TIDA-01214

採用16 位元 ADC 和數位隔離器的隔離式高準確度類比輸入模組參考設計

TIDA-01214

設計檔案

概覽

此參考設計在廣泛輸入範圍內使用精密 16 位元 SAR ADC,提供準確的 AC 電壓和電流輸入測量,涵蓋保護和測量範圍 (包括 IEC 61850-9-2 的取樣要求)、簡化系統設計,並改善跳脫時間性能和可靠性。類比輸入模組 (AIM) 使用具有整合電源的數位隔離器,與主機處理器隔離。針對有限功能與成本最佳化的設計方法,AC AIM 僅可使用三種 TI 產品設計,可降低系統成本與電路板尺寸。警報功能會以取樣方式識別 AC 類比輸入故障,以加快故障偵測速度。ADC 具有額外的輔助通道,可診斷數位隔離器的電源輸出。具增益放大器的 12 位元 ADS8668 ADC,可運用程式設計內部範圍來增加動態範圍,進一步實現系統成本最佳化。

特點
  • 此參考設計以 ADS8688A 16 位元 SAR ADC 為基礎,並支援透過菊鍊測量最多 16 個類比輸入
  • 與主機隔離的 ADC 介面,使用 ISOW7841 搭配整合式電源轉換器,可提供效率 ≥ 45% 的 60 mA 以上電流輸出,提升惡劣操作條件下的安全性
  • AC AIM 提供 > 14.9 位元的 ENOB、> 91 dB 的 SNR,以及 > –110 dB 的 THD
  • 12 位元 ADC8668 搭載前端增益放大器,可在成本最佳化應用中增加低電壓輸出感測器的動態範圍
  • 在 ISOW7841 輸入使用的負載開關,可在輸出過載期間保護 AC AIM
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已開發完全組裝的電路板,僅供測試與性能驗證,且為非賣品。

設計檔案與產品

設計檔案

下載立即可用的系統檔案以加速您的設計流程。

TIDUD64A.PDF (929 KB)

參考設計概觀與已驗證的性能測試資料

TIDRSJ5.ZIP (716 KB)

元件配置的詳細設計佈線圖概觀

TIDRSJ4.ZIP (520 KB)

設計元件、參考指示項與製造商/零件編號的完整清單

TIDRSJ7.ZIP (7943 KB)

IC 元件的 3D 模型或 2D 圖所使用的檔案

TIDCDT0.ZIP (2976 KB)

包含 PCB 設計中實體電路板層相關資訊的設計檔案

TIDRSJ6.ZIP (4009 KB)

產生 PCB 設計佈線圖所使用的 PCB 層圖表檔案

TIDRSJ3.ZIP (1254 KB)

設計佈線圖與元件的詳細電路圖

產品

設計與潛在替代方案中包括 TI 產品。

AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

TPS60403具有固定 250kHz 運作的 60mA 電荷泵電壓逆變器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS717具啟用功能的 150-mA 高 PSRR 低 IQ 低壓降電壓穩壓器

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非反相緩衝器和驅動器

SN74LVC1G17具有施密特觸發器輸入的單路 1.65-V 至 5.5-V 緩衝器

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精確 ADC

ADS8678具有雙極輸入關閉 5V 電源的 14 位元 500kSPS 8 通道 SAR ADC

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精密運算放大器 (Vos<1mV)

OPA376精密 (0.025mV)、低雜訊 (7.5nV/rtHz)、低靜態電流 (760uA) 運算放大器

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精確 ADC

ADS8698具有雙極輸入關閉 5V 電源的 18 位元 500kSPS 8 通道 SAR ADC

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精密運算放大器 (Vos<1mV)

OPA41800.1 uV/C 漂移、四、低雜訊、軌至軌、36V 零漂移運算放大器

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Load switches

TPS22944具電流限制和啟用高電位作動的 5.5V、0.1-A、500-mΩ 負載開關

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比較器

TLV3012具有參考的低功耗比較器 (推挽)

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變壓器驅動器

SN6505B適用於隔離式電源供應器且具有緩啟動功能的低雜訊 1-A,420-kHz 變壓器驅動器

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精確 ADC

ADS8688A具雙極輸入的 16 位元 500kSPS 8 通道 SAR ADC,使用 5V 電源和低漂移 VREF

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AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

LM50013.1-75V 大範圍 Vin、1A 電流模式非同步切換模式穩壓器

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串聯電壓參考

REF6041具有整合式緩衝器和致能針腳的 4.096V 5ppm/°C 高精度電壓參考

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AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

TPS61040採用 SOT-23 的 28-V、400-mA 開關升壓轉換器,用於 LCD 和白光 LED 應用

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類比溫度感測器

LMT700.1C 類比溫度感測器、-5.19 mV/C、高精度配對、輸出啟用針腳

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精確 ADC

ADS8688具雙極輸入範圍的 16 位元 500kSPS 8 通道單電源 SAR ADC

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精密運算放大器 (Vos<1mV)

OPA320精密零交越 20-MHz、0.9-pA Ib、RRIO、CMOS 運算放大器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS723具啟用功能的 200-mA 負可調式低壓降電壓穩壓器

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一般用途運算放大器

OPA322單路、5.5-V、20-MHz、65-mA 輸出電流、低雜訊 (8.5-nV/√Hz) 運算放大器

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重設與看門狗 IC

TPS3836具有手動重設功能的低電位作動、推拉式、奈米功率監控器

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儀器放大器

INA333低功耗、零漂移、精密儀器放大器

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串聯電壓參考

REF50低雜訊、極低漂移、寬 VIN 精密電壓參考

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AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

LM27762具整合式 LDO 的低雜訊正負輸出充電幫浦

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AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

REG71055採用 ThinSOT-23 的 60-mA、5.5V、降壓/升壓電荷泵

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AC/DC 和 DC/DC 轉換器 (整合式 FET)

TPS60241具有固定 5.0V 輸出電壓,適用於 VCO 供應電源的 170 uVrms 零紋波切換式電容器升壓轉換器

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精確 ADC

ADS8668具有雙極輸入關閉 5V 電源的 12 位元 500kSPS 8 通道 SAR ADC

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重設與看門狗 IC

TPS3808具有可編程延遲和手動復位功能的低靜態電流監控器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS791具有啟用功能的 100-mA、低雜訊、低壓差電壓穩壓器

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線性與低壓差 (LDO) 穩壓器

TPS7A49具啟用功能的 150-mA、36-V、低雜訊、高 PSRR 可調式低壓降電壓穩壓器

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含整合式功率的訊號隔離器

ISOW7841具有整合式電源的四通道、3/1、強化型數位隔離器

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數位隔離器

ISO7741穩健 EMC、四通道、3/1、強化型數位隔離器

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數位隔離器

ISO7841最高隔離額定值、四通道、3/1、強化型數位隔離器

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MOSFET

CSD17571Q230-V、N 通道 NexFET™ 功率 MOSFET、單 SON 2 mm x 2 mm、29 mOhm

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* 設計指南 Isolated, High-Accuracy Analog Input Module Reference Design Using 16-Bit ADC (Rev. A) 2018/8/17

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