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ZHCUC77 August 2024

2.2.3 电压测量模拟前端

全球许多地区市电的标称电压为 100V 至 240V，因此需要按比例降低电压，才能被 ADC 检测。图 2-4 展示了用于此电压调节 J2 的模拟前端，其中施加的电压用于 A 相至中性线（单相、两线制或 1P2W）或 A 相至 B 相（分相、两线制或 2P2W）。

图 2-4 电压输入的模拟前端

电压输入的模拟前端有一个分压器网络（R28、R29、R30 和 R31）和一个 RC 低通滤波器（R32、R33、C54、C29）以及 C53。

在较低电流下，如果不执行功率偏移校准，则电压-电流串扰对有功电能精度的影响要远大于对电压精度的影响。为了更大限度地提高在较低电流下的精度，在本设计中，电压通道并未使用整个 ADC 范围。即使在该设计中对电压通道使用减小的 ADC 范围，仍可为测量电压提供足够的精度。方程式 1 显示了在给定的市电电压和选定的分压器电阻值下，如何计算馈入 ADC 电压通道的差分电压范围。

方程式 1.

V_{A D C_S w i n g, V o l t a g e} = \pm V_{R M S} \times \sqrt{2} (\frac{R_{32}}{R_{28} + R_{29} + R_{30} + R_{31}})

根据此公式和方程式 1 中选定的电阻值，对于 120V 市电电压（在线及中性线间测得），ADC 电压通道输入信号的电压摆幅为 ±128.56mV (90.90mV_RMS)。

对于 230V 市电电压（在线及中性线间测得），前端电路的 230V 输入会产生 ±246.42mV (174.24mV_RMS) 的电压摆幅。±128.56mV 和 ±246.42mV 电压范围均完全处于 –1.3V 至 +2.7V 范围内，可通过 ADS131M02 进行检测。