AN4121

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Doc ID 023243 Rev 1

2/26

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1

Application description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2

Circuit description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1

Motherboard circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.2

Daughterboard circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2.1

Current sensing circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2.2

Anti-aliasing filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2.3

Voltage sensing circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2.4

Jumper settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.3

Clock management network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.4

Communication with microprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3

Board layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.1

Layout rules for three-phase systems design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2

Motherboard layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.3

Daughterboard layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4

Experimental results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.1

Three-phase energy measurement accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.1.1

Test with symmetrical voltages and balanced load at PF = 1 . . . . . . . . 12

4.1.2

Test with symmetrical voltages and balanced load at PF = 0.5

inductive and PF = 0.8 capacitive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4.2

Typical phase energy measurement accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4.2.1

Test with symmetrical voltages and only one phase load at PF = 1

and PF = 0,5 inductive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Appendix A

Three-phase systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

A.1

Power in three-phase AC circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

A.2

Power measurement techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

A.2.1

Two-wattmeter method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

A.2.2

Three-wattmeter method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

A.2.3

One-wattmeter method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Appendix B

BOM list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22