基于ICL7107的多路多用仪表的设计

本次设计是以ICL7107芯片为核心设计一个可以同时测量多路电流和多路电压的数字式仪表。因为在继电保护中某些数据要同时测量才有意义，本次设计正好可以满足继电保护的这些要求，具体要实现以下几个目标：

1）最基本的功能是同时测量多路电压和电流;

2）负载电流超过定值时发出报警信号，并自动切断本路电源;

3）低廉的生产成本，较高的可靠性;4）数字化显示，易于读数。

本次设计的系统框图见图1。

图1系统总体设计框图

在图1中，24/48V直流电源模块由两块独立的24V直流电源组合而成，根据负载要求可以组合成24V或者48V的直流电源。为突出本论文的重点，把一些辅助功能如保护等划入到电源模块中。5V直流电源是一个二次侧为M+N个独立绕组的变压器，经过整流滤波产生5V直流电源，给数字表中的ICL7107芯片供电。系统框图中为什么用粗黑色线连接5V电源和各路电表，而不象24/48V直流电源那样共正负极连接，在系统集成时会具体介绍原因。

ICL7107芯片是高性能、低功耗、双积分型三位半A/D转换器。它集成了A/D转换的模拟部分电路如缓冲器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，数字电路部分如振荡器、计数器、锁存器、译码器、驱动器和逻辑控制电路等，可直接驱动发光二极管（LED）。

本次设计的数字式电压表采用单+5V供电和外接参考源方式，设计原理图见图图2。

图2  电压表原理图

由于系统正常工作电压为24V或48V，结合ICL7107芯片是三位半转换器的特点，本次设计的数字式电压表量程为99.9V，小数点固定在图2中的2号数码管上。如图2所示输入端采用99K和1K分压电路，当输入最大值99.9V时，经过分压电路分压后进入芯片的电压约为1V。