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內(nèi)置振蕩器的電能測量芯片ADE7757及其應(yīng)用

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作者: 時間:2006-01-19 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

摘 要:ADE7757是美國AD公司研制生產(chǎn)的高精度電能芯片。這種芯片非常適合動態(tài)范圍大,干擾嚴(yán)重的系統(tǒng)。文中介紹了ADE7757的結(jié)構(gòu)特點和工作原理,給出了ADE7757在電能儀表中的應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞:ADE7757;瞬時有功功率;平均有功功率

1 概述

 ?。粒模牛罚罚担肥敲绹粒墓就瞥龅母呔入娔軠y量集成芯片。與原有的同系列ADE7755相比,其芯片引腳較少,且內(nèi)置了一個精確的振蕩器電路來給芯片提供時鐘。這就使得使用ADE7757的儀表省掉了外部晶體或者共振器,因此可以降低總體成本。

  該芯片的內(nèi)部電路除了ADC和參考電路是模擬電路外,其余均為數(shù)字電路,因此芯片在長時間與極端工作條件下具有卓越的穩(wěn)定性與精度。

    ADE7757可在低頻輸出引腳F1、F2上輸出平均有功功率,并可直接驅(qū)動一個機電計數(shù)器或與MCU的接口。而高頻CF邏輯則可輸出用于校準(zhǔn)的瞬時有功功率。ADE7757的基本特性和參數(shù)如下:

  ● 帶有片內(nèi)振蕩器,可作為時鐘源;

  ● 精度高,且與50Hz/60Hz的IEC521/1036標(biāo)準(zhǔn)兼容;

  ● 邏輯輸出引腳REVP可用來指示可能的接線錯誤或負功率;

  ● 帶有片內(nèi)電源監(jiān)視器;

  ● 采用單5V電源,功耗較低;

  ● 采用交流輸入。

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2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能

 ?。粒模牛罚罚担肥牵保赌_SOIC封裝,圖1為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,各引腳的功能見表1所列。

表1 ADE7757的引腳功能

引   腳

名   稱

功  能

1

VDD

電源

2,3

V2P,V2N

通道V2(電壓通道)的模擬輸入

4,5

V1P,V1N

通道V1(電流通道)的模擬輸入

6

AGND

模擬地

7

REF IN/OUT

片內(nèi)參考電壓

8

SCF

選擇校準(zhǔn)頻率

9,10

S1,S0

頻率選擇

11

RCLKIN

內(nèi)部振蕩器使能端

12

REVP

負功率檢測腳

13

DGND

數(shù)字地

14

CF

校準(zhǔn)頻率邏輯輸出

15,16

F2,F(xiàn)1

低頻邏輯輸出

3 ADE7757的原理特性

  圖1所示是ADE7757的內(nèi)部原理圖,圖中,兩個ADC電路將電流傳感器和電壓傳感器送入的電壓信號進行數(shù)字化。這個模擬輸入結(jié)構(gòu)大大簡化了傳感器接口電路,并提供了很大的動態(tài)范圍,同時簡化了濾波器的設(shè)計。電流通道(V1通道)的高通濾波器(HPF)去掉了電流信號里的全部直流成分,從而減少了有功功率計算中由電壓或電流信號偏移帶來的不精確性。

  有功功率的計算可由瞬時功率信號獲得。瞬時功率等于電流與電壓信號的乘積。

  低頻輸出F1、F2可由有功功率的積累來獲得。低頻意味著在輸出脈沖之間的長時間積累。因此,輸出頻率正比于平均有功功率。平均有功功率的信息積累(如用一計數(shù)器)可得到有功能量。相反地,CF腳輸出高頻率可縮短積累時間,其輸出頻率正比于瞬時有功功率。

3.1 片內(nèi)振蕩器(OSC)

 ?。粒模牛罚罚担返钠瑑?nèi)振蕩器頻率與內(nèi)部振蕩器的使能端RCLKIN的外接電阻成反比。外接電阻為5.5~20kΩ時,振蕩器可正常工作,但一般選用5.5~6.4kΩ的范圍。當(dāng)RCLKIN接6.2kΩ電阻時,內(nèi)部振蕩器的頻率為466kHz。因為輸出頻率是與振蕩器頻率直接成比例的,因此外接電阻必須具有低公差和低溫度漂移等特性,以保證芯片的穩(wěn)定性與線性度。

3.2 電流與電壓通道的模擬輸入

  通常電流傳感器的電壓輸出可由通道V1接入ADE7757芯片。通道V1是一個全微分電壓輸入通道,V1P是正極輸入,V1N是負極輸入。特殊應(yīng)用時,通道V1的最大微分信號應(yīng)小于



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