Evaluierungsboard EVALSTPM-3PHISO für Stromzähler

Das Anwendungsboard EVALSTPM-3PHISO von STMicroelectronics basiert auf dem analogen ST-Metering-Frontend STPMS2, dem Anwendungsprozessor STPM32f42143RH und dem STISO621W, der die galvanische Trennung zwischen den drei Phasen in der Zähler-Anwendung gewährleistet. Das Evaluierungsboard EVALSTPM-3PHISO implementiert einen kompletten 3-Phasen-Energiezähler mit kostengünstigen Shunt-Stromsensoren.

Die Lösung basiert auf der Komponente STPMS2, einem zweikanaligen 24-Bit-Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung, der Spannung und Strom für jede Phase über einen Spannungsteiler und einen Shunt-Stromsensor misst. Die Messschaltung und das Platinenlayout sind optimiert, um das Signal-Rausch-Verhältnis für optimale Genauigkeit zu maximieren. Der STPMS2 führt ein Oversampling des Signals mit einem 4-MHz-Takt durch, der vom Mikrocontroller synchronisiert wird, und gibt Spannungs- und Strom-Sigma-Delta-Bitströme aus, die auf demselben Pin gemultiplext werden.

Die Zweidraht-Kommunikation zwischen dem Modulator STPMS2 und der MCU ist durch die galvanisch getrennte bidirektionale Zweikanal-Schnittstelle STISO621W (6 kV) isoliert, die eine Übertragungsrate von bis zu 100 Mbit/s und eine geringe Impulsverzerrung (< 3 ns) für eine sichere und schnelle Datenübertragung zwischen isolierten Bereichen ermöglicht. Die in die Lösung eingebettete FW nutzt die DFSDM-Filter des STM32F413RH, um die sechs Bitströme in 24-Bit-Spannungs- und Stromdaten mit einer Rate von 200 µs zu konvertieren. Alle messtechnischen Parameter werden in Echtzeit auf einer 200-µs-Basis berechnet.

Es stehen zwei LEDs für die aktive und reaktive Impulserzeugung zur Verfügung. Die FW implementiert auch eine virtuelle COM-Port-Kommunikation für den einfachen Zugriff auf die internen Parameter, um Messdaten zu lesen, die interne Konfiguration für eine hohe Flexibilität der Anwendung zu ändern und das Board zu kalibrieren.