内置振荡器的电能测量芯片ade7757及其应用

内置振荡器的电能测量芯片ade7757及其应用 内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用 内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用 摘要:ADE7757是美国AD公司研制生产的高精度电能测量芯片。这种芯片非常适合动态范围大，干扰严重的测量系统。文中介绍了ADE7757的结构特点和工作原理，给出了ADE7757在电能测量仪中的应用电路。关键词:ADE7757;瞬时有功功率;平均有功功率, 概述,,,,,,,是美国,,公司推出的高精度电能测量集成芯片。与原有的同系列,,,,,,,相比，其芯片引脚较少，且内置了一个精确的振荡器电路来给芯片提供时钟。这就使得使用,,,,,,,的仪表省掉了外部晶体或者共振器，因此可以降低总体成本。该芯片的内部电路除了,,,和参考电路是模拟电路外，其余均为数字电路，因此芯片在长时间与极端工作条件下具有卓越的稳定性与精度。 ,,,,,,,可在低频输出引脚,,、,,上输出平均有功功率，并可直接驱动一个机电计数器或与,,,的接口。而高频,,逻辑则可输出用于校准的瞬时有功功率。,,,,,,,的基本特性和参数? 带有片内振荡器，可作为时钟源;? 精度高，且与,,,,,,,,,的，,,,,,,,,,,兼容;? 逻辑输出引脚,,,,可用来指示可能的接线错误或负功率;? 带有片内电源监视器;? 采用单,,电源，功耗较低;? 采用交流输入。 , 内部结构及引脚功能,,,,,,,是,,脚,,，,封装，图,为其内部结构框图，各引脚的功能见表,所列。 表1 ADE7757的引脚功能引 脚名 称功 能1VDD电源2，3V2P，V2N通道V2(电压通道)的模拟输入4，5V1P，V1N通道V1(电流通道)的模拟输入6AGND模拟地7REF IN/OUT片内参考电压8SCF选择校准频率9，10S1，S0频率选择11RCLKIN内部振荡器使能端REVP负功率检测脚13DGND数字地14CF校准频率逻辑输出15，16F2，F1低频逻辑输出, ,,,,,,,的原理特性图,所示是,,,,,,,的内部原理图，图中，两个,,,电路将电流传感器和电压传感器送入的电压信号进行数字化。这个模拟输入结构大大简化了传感器接口电路，并提供了很大的动态范围，同时简化了滤波器的设计。电流通道(,,通道)的高通滤波器(,,,)去掉了电流信号里的全部直 流成分，从而减少了有功功率计算中由电压或电流信号偏移带来的不精确性。有功功率的计算可由瞬时功率信号获得。瞬时功率等于电流与电压信号的乘积。低频输出,,、,,可由有功功率的积累来获得。低频意味着在输出脉冲之间的长时间积累。因此，输出频率正比于平均有功功率。平均有功功率的信息积累(如用一计数器)可得到有功能量。相反地，,,脚输出高频率可缩短积累时间，其输出频率正比于瞬时有功功率。,(, 片内振荡器(,,,),,,,,,,的片内振荡器频率与内部振荡器的使能端,,,,，,的外接电阻成反比。外接电阻为,(,,,,,Ω时，振荡器可正常工作，但一般选用,(,,,(,,Ω的范围。当,,,,，,接,(,,Ω电阻时，内部振荡器的频率为,,,,,,。因为输出频率是与振荡器频率直接成比例的，因此外接电阻必须具有低公差和低温度漂移等特性，以保证芯片的稳定性与线性度。,(, 电流与电压通道的模拟输入通常电流传感器的电压输出可由通道,,接入,,,,,,,芯片。通道,,是一个全微分电压输入通道，,,,是正极输入，,,,是负极输入。特殊应用时，通道,,的最大微分信号应小于?,,,,(相对于,,,,)，普通应用时为?,(,,,,。通道,,的典型连接电路如图,所示，该图中的电流传感器实际上是一分流电阻，相对于其它电流传感器(如电流变压器)，该分流电阻的功耗较低，这更有利于小电流仪表。电压传感器的电压输出则由通道,,接入,,,,,,,芯片。通道,,也是一个全微分电压输入通道，,,,是正极输入，,,,是负极输入。其最大微分信号为?,,,,,。输入电压以,,,,为参考。通道,,的典型连接电路见图,。典型情况下，,,,,,,,相对于中性线有一个偏差，可用一个电阻分配器提供一个正比于线电压的电压信号。另外，调整,,，,,，,,的比例也是调整仪表增益刻度的有效方法。,(, 数,频转换如前所述，低通滤波器(,,,)的数字输出中包括有功功率信息。然而由于,,,不是理想的滤波器，因此输出信号还包括有削弱了的线频率及其谐波成分;,,(,