內(nèi)置振蕩器的電能測(cè)量芯片ADE7757及其應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：ADE7757；瞬時(shí)有功功率；平均有功功率

１　概述

　?。粒模牛罚罚担肥敲绹?guó)ＡＤ公司推出的高精度電能測(cè)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(gè)精確的振蕩器電路來(lái)給芯片提供時(shí)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(zhǎng)時(shí)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(dòng)一個(gè)機(jī)電計(jì)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(shí)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(shí)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(lái)指示可能的接線錯(cuò)誤或負(fù)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

　　ＡＤＥ７７５７是１６腳ＳＯＩＣ封裝，圖１為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，各引腳的功能見(jiàn)表１所列。

表1 ADE7757的引腳功能

３?。粒模牛罚罚担返脑硖匦?/P>

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

　　有功功率的計(jì)算可由瞬時(shí)功率信號(hào)獲得。瞬時(shí)功率等于電流與電壓信號(hào)的乘積。

　　低頻輸出Ｆ１、Ｆ２可由有功功率的積累來(lái)獲得。低頻意味著在輸出脈沖之間的長(zhǎng)時(shí)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(jì)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(shí)間，其輸出頻率正比于瞬時(shí)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(shí)，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(shí)，內(nèi)部振蕩器的頻率為４６６ｋＨｚ。因?yàn)檩敵鲱l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(gè)全微分電壓輸入通道，Ｖ１Ｐ是正極輸入，Ｖ１Ｎ是負(fù)極輸入。特殊應(yīng)用時(shí)，通道Ｖ１的最大微分信號(hào)應(yīng)小于