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최저 전력으로 가장 다양한 기능을 제공하는
정밀 다상, 다기능 전력 측정 IC
Most Complete Polyphase Multifunction Metering AFE at the Lowest Power
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Note to Editor:
- MAXQ3180은 다기능 다상 전력 측정 IC이다.
- 이 소자는 정밀 아날로그 및 혁신적 신호 처리 기술을 통합하여 현재 출시된 단일 제품 중 가장 향상된 계량 기능을 제공한다.
- MAXQ3180의 많은 기능은 최근 떠오르는 업계 요구를 예상하여 최고의 설계 유연성을 제공하고 설계 시간을 단축하며 시장에 빠르게 대응할 수 있게 해준다.
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SUNNYVALE, CA—2008년 4월 14일—Maxim Integrated Products (Pink OTC Markets: MXIM) 는 전기 측정을 위해 고정밀 저전력 다상 IC인 MAXQ3180를 출시했다. MAXQ3180에는 광범위한 다상 다기능 전력 계량 파라미터를 계산할 수 있도록 8채널 아날로그-디지털 컨버터(ADC)와 전용, 고성능 MAXQ® 마이크로프로세서가 내장되어 있다. 입력 채널 중 6개는 3상 전압과 3상 전류에 전용으로 사용된다. 1개 채널은 중성 라인 전류 모니터링 전용이며, 8번째 채널은 온 칩 온도 모니터링용이다. 이러한 고집적 구현으로 MAXQ3180은 전력망과 부하 상태를 간편하게 모니터링할 수 있다.
MAXQ3180은 중성 라인 전류 흐름을 모니터링하고 전압 시퀀스 에러를 검출하며 위상 전압이 존재하지 않을 때 전류를 측정한다. 이 소자는 전기 계량을 위한 모든 관련 국제 표준(IEC 62053-21, IEC 62053-22, IEC 62053-23)을 포함한다. 유연한 동작을 제공하기 위해 소자는 보통 능동 및 리액티브 에너지를 위한 2개의 구성 가능한 펄스 출력을 제공하고 있으며, 이들 출력은 모든 다양한 동작 파라미터를 출력하도록 설정할 수 있다. MAXQ3180은 표준 SPI™ 프로토콜을 통해 호스트 마이크로컨트롤러와 인터페이싱한다.
전기 계량 과제: 높은 정확도와 비용 민감성
전기 계량에 대한 업계의 요구사항은 빠르게 발전하고 있으며, 이는 계량기 설계 회사와 전기 계량 장치 업체에게 모두 어려운 과제가 되고 있다. 전력 공급회사와 전력 소비자들은 정확한 계량을 원하고 있으며, 이러한 계량은 종종 동적 범위가 매우 넓다. 방대한 양의 전력을 지속적으로 측정하는 과정에서 부정확하게 모니터링되는 각 KWH는 전력 회사나 소비자들에게 적지 않은 비용을 의미한다.
이러한 일부 숫자는 전기 계량이 전력 회사와 장치 설계자에게 제기하는 과제를 보여준다. 다음 네 가지 규격을 주목할 필요가 있다.
1. 일반 클래스 1 미터는 1,000:1의 측정 범위를 지정할 수 있다. (즉, 전력 흐름은 1,000 ~ 1 범위에서 변동하는 전류 입력으로 정확하게 측정되어야 한다.)
2. 계측 장치의 최대 오차 규격은 일반적으로 지정된 동적 범위에서 측정되는 파라미터의 0.1%이다.
3. ADC 풀 스케일을 1V라고 가정하면 측정되어야 하는 최소 신호는 1mV가 된다. 따라서 1mV에서 0.1%의 타겟 오차를 가질 때 측정할 최소 신호는 1µV이다. 1V로부터 1V를 분해하려면 20비트 ADC가 필요하다.
그렇다면 왜 기존 전기 계량 장치에서는 위의 측정 규격을 얻기가 그렇게 어려운가? 이러한 규격과 성능 예측은 전기 계량 장치 설계자에게 무슨 의미를 갖는가? 대답은 ADC에서부터 찾아보아야 한다.
20비트 이상의 정확도를 갖는 ADC가 나와 있지만, 이러한 ADC는 에너지 미터 시장에서는 가격 경쟁력이 없다. 결과적으로 전기 계량 장치 업체는 타겟 에너지 오차를 달성하기 위해 적절한 ADC뿐 아니라 최고의 신호 처리 체인을 갖춘 더 경제적이고 가격 경쟁력이 높은 솔루션을 제공해야 한다. MAXQ3180은 8채널 ADC 및 동적 이득 제어를 통합함으로써 업계에서 요구하는 1V에서 1µV의 해상도를 가지고 있다.
4. 계량 환경은 종종 잡음이 있으며 고전압 스파이크가 발생한다. 미터의 최소 EFT (electric fast transient) 규격은 4kV이다.
이 후자의 성능 규격은 전기 미터 설계자에게도 똑같이 어려운 과제이다. 회로 보드는 혹사당하는 설치 환경을 견딜 수 있어야 할 뿐 아니라 매우 작은 아날로그 입력 신호에 대해서도 적절한 충실도를 유지할 수 있어야 한다.
전기 계량 과제: 발전하는 기능과 신속한 시장 대응
최저 비용으로 높은 정확도를 요구하는 것은 전기 시장 자체의 동적 특성이다. 새로운 모니터링 지표가 속속 나오고 있으며, 이러한 지표는 이제 전력 회사에서 요구되고 있다. 최근의 예에는 전기 도둑 검출, 실시간 전력 품질 모니터링 및 소비 패턴 보고(부하 프로파일링) 등이 있다. 이러한 새로운 지표는 종종 새로운 계량 장치 기능, 향상된 성능 및 복잡한 통신 프로토콜로 변환된다.
엄격한 성능 예측과 성능 및 기능을 새로운 계량 장치에 설계하고 구현하는 것은 필수적으로 요구되지만, 이러한 구현에는 시간이 걸린다. 신속한 시장 대응은 미터 전력 회사와 솔루션 제공업체에게 모두 중요하다. 따라서 새로운 계량 설계는 최근 떠오르는 업계 요구를 수용하기에 충분한 기능을 통합해야 하며, 계량 장치는 설계 시간을 단축할 수 있도록 유연성을 극대화해야 한다.
MAXQ3180은 최근의 첨단 에너지 측정 IC에 요구되는 기능들을 통합하고 있다. 이 소자는 일부 전력 회사에서 요금이 부과되는 리액티브 및 역률 (power-factor) 측정을 제공할 뿐 아니라 핵심 암페어 시간 측정과 피크 전류 및 전압 측정을 비롯하여 피크 수요 계산을 위한 순간 전력을 제공한다. 복잡한 통신 프로토콜은 표준 SPI 인터페이스를 통해 호스트 마이크로컨트롤러에 의해 관리된다.
최저 전력에서 다양한 계량 기능을 제공하는 새로운 전기 미터
MAXQ3180은 어느 단일 경쟁 소자보다 더 많은 계량 기능을 통합하고 있다. 이 소자는 최저 전력에서 동작하면서 오늘날의 전기 계량 업계의 까다로운 성능 규격을 만족한다. 이들 계량 기능에 대한 비교 표가 http://www.maxim-ic.com/MAXQ3180-Table1에 나와 있다.
MAXQ3180은 28핀 TSSOP 패키지로 제공되며 -40°C ~ +85°C의 온도 범위에서 동작한다. 3상 전력 미터 기준 설계를 이용하여 설계 시간을 단축하고 시장에 빠르게 대응할 수 있다. 자세한 내용은 http://www.maxim-ic.com/Metering-IC에서 확인할 수 있다.
Maxim Integrated Products는 아날로그 및 혼합 신호 애플리케이션용 IC를 설계하고 생산하는 업체로 연간 매출이 20억 달러이다. Maxim은 업계에서 가장 다양한 5,400개 이상의 제품을 보유하며, 올 해로 창립 25주년을 맞이했다.
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