互感器首要用于电力体系基本参数的丈量，一起为电力体系的计量、维护与监控单元供给信号。跟着电力体系输电容量的增加和电网电压等级的进步，根据电磁式原理的传统互感器逐步不能满意电力体系飞速开展的需求，呈现出一系列本身难以克服的缺点。跟着信息技能和计算机技能的高速开展，数字信号处理技能已逐步成为一门干流技能，并在许多范畴得到广泛使用。再加上光纤通讯技能和传感技能的日趋老练完善，使得研发新式的电力互感器成为可能。本文介绍的电子式互感器是运用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈丈量电流，使用电容分压原理丈量电压，选用高速低耗Ａ／Ｄ芯片和ＤＳＰ处理器完结高压侧数据的实时处理，再经Ｅ／Ｏ改换，以光纤作为信号传输媒质，把高压侧转化的脉冲信号传输到低压侧进行丈量维护的混合型电子式光电组合互感器。
１、电子式互感器高压侧数据处理体系
电子式互感器高压侧数据处理体系首要由信号预处理、Ａ／Ｄ转化、ＤＳＰ主控和Ｅ／Ｏ转化四部分组成。信号预处理部分接纳各种传感头丈量的模仿信号并对其进行一些预处理。比方：Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈感应的电动势需经一积分器改换成与一次电流同相位成正比的电压信号；传感头丈量的模仿信号有必要经过调压，且要考虑必定的裕度，使其契合Ａ／Ｄ芯片模仿通道的答应输入规模。Ａ／Ｄ转化部分首要是在ＤＳＰ主控芯片的操控下实时将模仿信号改换成数字信号。Ｅ／Ｏ转化部分是将数字信号经过调制变成光脉冲信号，然后由光纤传输到低压侧。
２、ＡＤＳ８３４４的首要特色
２．１ ＡＤＳ８３４４的结构特色
ＡＤＳ８３４４是一个高速、低功耗、16位逐次迫临型ＡＤＣ，选用２．７Ｖ至５Ｖ单电源供电，最大采样速率为１００ｋＨｚ，信噪比达８４ｄＢ？带有串行接口，它包括８个单端模仿输入通道（ＣＨ０～ＣＨ７）？也可组成为４个差分输入。１００ｋＨｚ时的典型功耗为１０ｍＶ。参阅电压ＶＲＥＦ的规模从５００ｍＶ到ＶＣＣ，相应的每个模仿通道的输入从０Ｖ到ＶＲＥＦ。自带采样／坚持功用，选用２０引脚ＱＳＤＰ封装或２０引脚ＳＳＯＰ封装，作业温度规模为－４０℃～＋８５℃。该芯片合适使用在电池供电体系（如个人数字助理、移动通讯）和测验设备中。
ＡＤＳ８３４４首要由多路转化开关、采样／坚持器、参阅电压、Ａ／Ｄ转化器、比较器、操控逻辑电路和逐次迫临寄存器（ＳＡＲ）等部分组成，其内部结构原理如图１所示。
２．２ ＡＤＳ８３４４的引脚摆放及阐明
ＡＤＳ８３４４的引脚摆放如图２所示，各引脚阐明如下：
ＣＨ０～ＣＨ７：模仿输入通道的输入端，８个单端模仿输入通道可合用为双端差分输入，一切通道的输入规模从０Ｖ到＋ＶＲＥＦ，未用的输入通道应接ＧＮＤ以防止噪声输入。
ＣＯＭ：模仿输入的参阅地，单端输入通道的零位置点，直接接地或接地电位参阅点。
ＳＨＤＮ：掉电操控位，当为低时，芯片切换到低功耗掉电形式。
＋ＶＣＣ：电源输入端，规模为＋２．７Ｖ～＋５Ｖ。
ＤＯＵＴ：串行数据输出端，在ＤＣＬＫ的下降沿时数据输出，当ＣＳ为高时，输出为高阻态。
ＤＩＮ：串行数据输入端，当ＣＳ为低时，数据在ＤＣＬＫ的上升沿被锁存。
ＤＣＬＫ：外部时钟输入端，该外部时钟决议了芯片的转化率（ｆＤＣＬＫ＝２４ｆＳＡＭＰＬＥ）。
ＣＳ：片选端，为低电平时，选中该芯片。
ＧＮＤ：参阅地。
ＶＲＥＦ：参阅电源输入端。
ＢＵＳＹ：模数转化状况输出引脚。当进行模数转化时，该引脚输出低电平，当ＢＵＳＹ端发生一下降沿时，表明模数转化完毕，数据输出有用。
２．３ ＡＤＳ８３４４的作业特色
ＡＤＳ８３４４的操控寄存器是一个８位只写寄存器，数据从ＤＩＮ引脚输入，当微机读取完前次转化成果时，下一个转化通道的操控字节就写到了ＤＩＮ引脚，需求８个ＤＣＬＫ时钟才能将完好的操控信息写到操控寄存器。操控寄存器各位功用阐明如下：
Ｓ：操控字节的开端位，为高时才表明输入的字节有用。
Ａ２～Ａ０：模仿输入通道挑选位。
ＳＧＬ／ＤＩＦ：模仿通道输入方法挑选位。当为高时，为单端输入；为低时，为双端差分输入。
ＰＤ１～ＰＤ０：功率办理挑选位。
（１）模仿通道的输入方法
ＡＤＳ８３４４的８个模仿输入通道能够设置成单端输入或差分输入。单端输入时，各个模仿通道均输入＋ＩＮ信号，而从ＣＯＭ引脚接入－ＩＮ信号。双端差分输入时，通道ＣＨＯ和ＣＨ４、ＣＨ１和ＣＨ５、ＣＨ２和ＣＨ６、ＣＨ３和ＣＨ７组组成差分输入。当芯片进入坚持阶段时，＋ＩＮ和－ＩＮ的差分输入信号送到内部的电容器阵列上。－ＩＮ输入的电压规模为－０．２Ｖ～＋１．２５Ｖ，＋ＩＮ输入电压规模为－０．２Ｖ到＋ＶＣＣ＋０．２Ｖ。例如：若参阅基准电压为１．２５Ｖ， 而ＣＯＭ引脚接地，则单端输入通道的电压规模为０Ｖ～＋１．２５Ｖ；若基准输入电压为３．３Ｖ，而ＣＯＭ引脚接＋０．５Ｖ，则单端输入通道的输入电压规模为＋０．５Ｖ ～＋３．８Ｖ。
（２）功率办理方法
ＡＤＳ８３４４供给了灵敏的功率办理形式，答使用户在给定的经过率下取得最佳的功率功能，能够经过对操控寄存器功率位ＰＤ０和ＰＤ１的编程设置来进行芯片的功耗办理。ＰＤ０＝０，ＰＤ１＝０时为主动关断形式。在这种形式下，ＡＤＳ８３４４在每次转化完毕时主动进入低功耗形式，当下一次转化开端时，芯片当即悉数上电，不需求额定的延时，并且第一次转化是有用的；ＰＤ０＝０，ＰＤ１＝１时为内部时钟形式；ＰＤ０＝１，ＰＤ１＝０时为预留形式；ＰＤ０＝１，ＰＤ１＝１时为彻底功率形式，这种形式下的芯片总是上电的。
（３）时钟方法
ＡＤＳ８３４４能够由内部时钟履行逐次转化，也能够由外部时钟来履行，而在这两种形式下，都是由外部时钟来操控芯片数据的输入／输出。假如用户想替换芯片的时钟形式，则在芯片转化到新的形式之前需求一个额定的转化周期，由于ＰＤ０和ＰＤ１功率办理挑选位有必要在时钟形式转化前被提早写入到ＡＤＳ８３４４的操控寄存器。
在外部时钟形式下，外部输入时钟不只操控了数据输入／输出芯片，并且也决议了Ａ／Ｄ芯片的转化速率。在内部时钟形式下，ＡＤＳ８３４４芯片自行发生时钟信号，这样所衔接的微机就不需发生ＳＡＲ的转化时钟，转化成果能够方便地输出到微机。
３、ＡＤＳ８３４４的典型使用
本文介绍的电子式互感器高压侧数据收集体系选用ＴＭＳ ３２０ＬＣ５４５作为主控芯片，选用ＡＤＳ８３４４芯片完结对传感头输出的各路模仿信号的实时收集和模数改换。高压侧数据处理体系的首要作业流程是：接纳传感头输出的模仿信号并进行预处理，然后送到Ａ／Ｄ芯片转化成数字信号，最终经过Ｅ／Ｏ改换成光信号输出到光纤传输体系。
ＴＭＳ３２０ＬＣ５４５是１６位定点低功耗的数字处理器，作业电压为＋３．３Ｖ，片内ＲＡＭ为６ｋＢ，片外ＲＯＭ为４８ｋＢ，内含一个规范串行口和一个缓冲串行口。两者的接口规划如图３所示。ＴＭＳ３２０ＬＣ５４５的串行端口用内部的ＣＬＫＸ？串行时钟？和ＦＳＸ（帧同步时钟）装备为突发形式下作业，串行口寄存器ＳＰＣ设置如下：ＦＯ＝０，串行口发送和接纳数据都是１６位；ＦＳＭ＝１，串行口作业在字符组方法，每发送／接纳一个字都要求一个帧同步脉冲ＦＳＸ／ＦＳＲ；ＭＣＭ＝０，ＣＬＫＸ选用外部时钟，该外部时钟由低压侧经过光纤送上来，可保证高、低压侧时钟共同；ＴＸＭ＝１，将ＦＳＸ设置成输出，每次发送数据时由片内发生一个帧同步脉冲输出。ＡＤＳ８３４４的ＣＳ接ＴＭＳ３２０ＬＣ５４５的ＦＳＸ和ＦＳＲ，使数据输入和输出的帧脉冲信号均由ＤＳＰ发生；ＡＤＳ８３４４的ＤＣＬＫ接ＴＭＳ３２０ＬＣ５４５的ＣＬＫＸ和ＣＬＫＲ，从而使数据输入和输出的同步时钟均来自ＤＳＰ；ＡＤＳ８３４４的ＢＵＳＹ接ＴＭＳ３２０ＬＣ５４５的ＢＩＯ，当ＢＵＳＹ发生下降沿信号时，则告诉ＤＳＰ能够开端接纳转化成果了。
ＡＤＳ８３４４的串行接口时序如图４所示。当ＣＳ为低时，ＡＤＳ８３４４ 经过ＤＩＮ引脚接纳由ＤＳＰ芯片ＤＸ引脚发送过来的串行数据，并写入Ａ／Ｄ芯片的操控寄存器，这需求８个ＤＣＬＫ时钟，前４个时钟周期用于接纳操控字节的开端位和通道挑选位，当接纳接下来的４个操控位时芯片一起对所选通道采样，采样完结后进行模数转化，当 ＢＵＳＹ发生一下降沿信号后ＤＳＰ开端接纳由ＤＯＵＴ输出的转化成果，１６位串行数据需求１６个ＤＣＬＫ时钟，在接纳串行数据的ＬＳＢ位时，下一个通道的操控字开端输入到Ａ／Ｄ芯片。这样，ＡＤＳ８３４４完结一次完好的数据采样坚持、转化和输出共需求２５个ＤＣＬＫ时钟。
４、定论
电子式互感器具有传统电磁式互感器无与伦比的优势，在电力体系电压、电流丈量维护中有着宽广的开展潜力。ＡＤＳ８３４４所具有的高精度、低功耗、多通道特性使之很合适使用在电子式互感器高压侧来完结数据的实时收集和转化。
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