MAXREFDES14#

交流测量应用通常需要电流隔离，以保护系统和用户免受高电压影响。传统方法通常使用笨重的电压/电流互感器作为传感器，或者隔离测量子系统的数据和电源接口，但这些方法会占用大量空间，且存在隐藏成本和设计挑战。

Sonoma（MAXREFDES14#）能量测量子系统参考设计通过单个脉冲变压器实现与系统的电流隔离，同时使用电阻作为传感元件，从而得到一个小巧且成本优化的电路板。

Sonoma设计采用了一个隔离式能量测量处理器（MAX78615 + LMU）、一个多通道精密模数转换器（ADC）（MAX78700）、一个脉冲变压器、可选的20MHz晶体振荡器，以及用于将交流电压和电流转换为可测量信号的合适感测电阻。借助嵌入式负载监测单元（LMU）固件以及校准和配置数据的非易失性存储，Sonoma是一个可直接集成到任何设计中的完整测量子系统。

Sonoma连接到Pmod兼容的现场可编程门阵列（FPGA）/微控制器开发板。Pmod规范支持3.3V和5V模块以及各种引脚分配。Sonoma需要从Pmod连接器获取3.3V的电源电压，并使用此处所示的SPI引脚分配。

系统采用隔离式MAX78615 + LMU测量处理器、单个MAX78700数据转换器和电阻式传感器，用于测量高达8A的2线交流负载。MAX78615 + LMU能量测量处理器位于系统的隔离域中，简化了其集成到许多嵌入式系统中现有的低压域的过程。内部闪存的页面用于存储配置和校准数据。

MAX78700模数数据转换器（ADC）通过单个脉冲变压器连接到MAX78615 + LMU处理器。MAX78700通过隔离屏障从MAX78615 + LMU接收定时、配置数据和电源，利用美信独特的远程传感器技术。MAX78700返回电压、电流和管芯温度的转换数据样本。

所有设计文件部分包含立即移植到系统所需的原理图、布局文件、Gerber文件和固件。电路板配置为MAX78615 + LMU与主机系统之间的SPI接口，设计文件支持此模式。移除R10可使设备进入UART模式。如需更多信息，若需要使用UART接口，请参考MAX78615 + LMU数据手册中的主机接口选项和协议。

Sonoma上的MAX78615 + LMU设备在非易失性存储器中包含一组固定的预编程缩放因子（针对给定的物料清单进行了优化），用于进行正确的电压、电流和功率计算。在这种情况下，测量精度直接与感测电路中无源元件的初始公差相关。Sonoma参考设计采用了从十个初始单元得出的固定增益系数和偏移量。如需更多信息，请参考MAX78615 + LMU数据手册中的缩放寄存器部分。

主机使用的缩放因子： 满量程电压（VFSCALE） = 667Vpk 满量程电流（IFSCALE） = 50Apk

增益/偏移参数（值） 管芯温度偏移（0x3F88） 电压传感器增益（0x208907） 电流传感器增益（0x28BB1E） IRMS的RMS（噪声）偏移（0x735） 使用以下公式计算RMS电压、RMS电流和功率。

• 高精度功率测量
• 高压电流隔离
• 预设增益/偏移参数
• 板载4mΩ电流感测电阻，具有良好的温度系数
• 板载电压感测电阻分压器，比例为2667:1，具有良好的温度系数
• 通用交流输入电压范围为90 ~ 264VAC
• 交流可插拔端子（最大8A）
• 小尺寸印刷电路板（PCB）面积
• 设备驱动程序
• 示例C源代码
• Xilinx LX9和ZedBoard平台的配置文件
• Pmod兼容外形尺寸

• 照明控制系统
• 商业和工业自动化
• 可再生能源系统
• 电动汽车充电系统
• 智能家居应用