電動汽車 （EV） 充電行業正在快速增長。隨著消費者、行業和政府要求使用更環保、更可持續的交通工具，電動汽車充電基礎設施必須更加高效和便捷。


　　與直流充電器不同，交流充電器不使用堆疊式電源模塊，因此結構更緊湊，成本更低。其單一的電源模塊架構限制了它們在公共充電站的使用，因為它們無法在合理的時間范圍內提供所需的電量。相反，其 22kW 的充電速度更適合充電時間更久的家用場景。它們受歡迎的另一個原因是，有些交流充電器只需要一個標準插座。交流充電器利用電動汽車的車載充電裝置將交流電轉換為直流電。


　　直流充電器中的堆疊式電源模塊可加快充電速度至 360kW 以上。堆疊式電源模塊縮短了總充電時間，但增大了充電器的尺寸，更適合公共充電站而不是住宅。直流充電器在充電器內部將交流電轉換為直流電，因此該充電器可直接連接電池。


　　無論充電器類型如何，高精度計量解決方案對于確保系統監測和計費所需的可靠能源測量和計算都非常重要。


　　電動汽車充電器計量


　　交流和直流充電器需要計量，以確保能源的有效利用，并監測用于車輛充電的電量。電動汽車充電計量分為三類：


　　·交流計量。交流計量可測量進出電網的能量。目前日益明顯的趨勢是：將傳統計量裝置集成到交流充電器中，以實現與電網直接連接。


　　·直流電源模塊電流檢測。雖然計量通常與電源模塊分開，但有時可能需要額外的高精度電流監測。當在直流充電器的電源模塊之間使用時，隔離式放大器會監測模塊的運行情況。


　　·直流計量。直流充電器可以有多種類型的架構，因為它們的可堆疊電源模塊能夠提高或降低充電裝置的額定功率。如圖 1 所示，直流充電器的輸出端有時會有一個最終計量點（被稱為直流計量），用于測量進入車輛的電壓，確保消費者無需為直流充電器與車載充電插座之間的耗散功率付費。



　　圖 1：交流/直流充電器內的計量和電流檢測


　　計量用傳感器


　　設計人員使用各種傳感器對交流和直流充電器進行計量，其中電流互感器和分流電阻器較為常用。雖然功率測量和能量計算有許多不同的方法，但分立式架構為設計人員提供了更大的靈活性和對計量的控制能力。分立式解決方案將高精度模數轉換器 （ADC） 與外部微控制器配對使用，從電流互感器或分流傳感器的三相（稱為多相計量架構）測量電流和電壓。ADC 必須高度精確，符合美國國家標準協會 （ANSI） C12 0.5 級或 0.2 級儀表等嚴格標準。高信噪比、低噪聲和小增益誤差也是確定某個 ADC 是否適合計量應用的因素。


　　如果您決定使用電流互感器作為傳感器，則儀表需要高精度多通道精密 ADC。集成了相位延遲功能的 ADS131M08 24 位 ADC 可幫助您超越 ANSI C12 計量標準。ADS131B04-Q1 非常適合具有更嚴格失調電壓誤差和漂移規格的直流電動汽車充電器。對于本設計中的任一 ADC，您可能需要使用屏蔽裝置來保護儀表免受磁性干擾。這對于確保儀表準確檢測用戶使用的能源至關重要。


　　分流傳感器計量架構與電流互感器具有相同的精度要求，但需要相間隔離和數據隔離。分流傳感器本身具有抗磁性，因此無需屏蔽，使得設計成本更低且外形尺寸更小。AMC131M03 24 位隔離式 ADC 集成了數據和電源隔離，輻射發射性能超過了國際無線電干擾特別委員會 11 和 25 標準。該 ADC 信噪比高、增益誤差小，可提供高精度測量，同時在 1 分鐘內保持 7,070VPEAK 增強型隔離和 5,000VRMS 隔離。