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交流检测真有效值芯片原理介绍及实用电路

1、真有效值数字电压表基础原理

利用真有效值(TRMS)数字仪表,能够正确、实时地测量多种波形有效值电压,满足现代电子测量之需要。,

借助于电路对输入电压u进行“平方→取平均值→开平方”运算,就能取得交流电压有效值。因这是由有效

值定义而求出,故称之为真有效值。现在生产真有效值/直流转换器(如美国ADI企业AD636、AD736,美国

LT企业LTC1966等),全部是采取这种原理而设计。真有效值电压表比平均值电压表测量经典波形误差更

小。下面来介绍工程上常见LTC1966原理及使用。

2、LTC1966工作原理

LTC1966是美国凌特企业(LT)于最新推出真有效值RMS/DC转换器,和其它RMS/DC产品相比较,它在完成

乘法／除法运算时,未采取通常对数-反对数计算方法,而是采取了全新D-S计算技术。LTC1966含有简单电

最大范围为±5.5V双电源)、高正确度(50Hz~1kHz误差只有0.25%)、良好线性(小于0.02%)、很宽动态电
路接法(只有一个外接平均CAVE)、灵活输入／输出结构(差分或单端)、灵活供电方法(2.7V~5.5V单电源,

图1 LTC1966管脚排列及内部框图

LTC1966采取MSOP-8封装,管脚排列及内部框图图1所表示,各引脚功效以下：

USS—负电源端,对地接-5.5V电源或直接接地;

UOUT—电压输出端。RMS平均值是经过此引脚和COM引脚之间平均值电容CAVE来实现转换。

COM—输出电压返回端。输出电压产生和该引脚电压相关。通常COM端接地,在AC+DC输入情况

下,UOUT和COM引脚之间不平衡,该引脚应对地接一小电阻;

UDD—正电源端。电压范围为2.7V~5.5V;

EN—使能控制端,低电平有效。

LTC1966内部关键包含4部分电路：D-S调制器、极性转换开关、低通滤波器(LPF)和关断控制电路。另

外还包含基准电压源、电流源、二极管保护电路等。其中D-S调制器由二阶积分器和求和电路组成,用来完

成除法运算(相当于除法器),它产生一位输出信号平均占空比和输入信号(UIN)和反馈信号(即输出信号UOUT)

比值成正比关系。

控制极性转换开关起乘法器作用,它对输入信号UIN和D-S调制器一位输出信号进行乘法运算,进而取

得(UIN)2/UOUT,并依此作为芯片输出电压UOUT,从而完成RMS-DC转换。低通滤波器由内部电阻r和外
界平均值电容CAVE所组成,实现RMS取平均值功效。电容CAVE能够依据输入信号频率范围来选择,注

3、LTC1966经典应用电路图2所表示。

a b

图a采取是差分输入方法,UIN为交流信号(其峰-峰值≤1V),+5V单电源供电,CC为隔直电容,其大小和输入

信号频率相关;图b采取了能关断单端输入方法,+2.7V单电源供电,使能端可直接接CMOS电路输出。

4、基于LTC1966多量有效值数字电压表

图3是由LTC1966组成5量程31/2 位真有效值数字电压表电路。

图3 由LTC1966组成5量程31/2位真有效值数字电压表

5个ACV挡依次为200mV、2V、20V、200V和700V。该仪表使用LTC1966、ICL7136各一片,后者属

于微功耗单片31/2 位A/D转换器。C1是输入端耦合隔直电容,起隔直作用。高阻抗分压器由精密电阻

R1~R5组成,总阻值为10MΩ。S1为量程开关,输入电压UIN首先被衰减成200mV以下,再经限流电阻R6
测量／备用模式选择开关,常态下S2应闭合断开。断开S2时LTC1966呈备用状态,可降低功耗。

5、基于LTC1966交流单相220V过欠压检测电路

交交交交AB交交BC交交交交交交交交交交

0.1u

本检测电路参数是笔者精心调整后向大家推荐，在使用于一款设备后，经试验稳定可靠，能够很方便监测

交流电网供电情况。在野外油机供电时显得愈加正确适用，因为油机供电会造成电压不稳定因数加大，所

以为了检测油机供电状态和保护后级电路，LTC1966常常被使用。