多费率全电子数字电能表芯片.docx

多费率全电子数字电能表芯片ADE7753是ADI最新一款功能先进的数字电度表芯片这是一种带串行接口和脉冲输出的高精度有功和视在能量计量的集成电路。它集成了二阶∑ADCs、一个数字积分器(在CH1上)、一个参考电压源一个温度传感器能对电压、电流有效值(RMS)计算有功、无功和视在能量的测量(图1)。实际上ADE7753是一个电能计量片上系统(SOC)的芯片。图1ADE7753内部困构1性能优良的内嵌数字积分器ADE7753的片内数字积分器能以优良精度的数字积分作用实现在频域内将-20dB/10倍频程衰减和一种固定的-90(相移作用。数字积分器的相频响应和幅频响应非常接近于理想情况。片内数字积分器提供直接接口到di/dt微分电流传感器从而省去了外部的模拟积分器因而保证极好的长时间稳定性与高精度的电压、电流通道相位匹配。di/dt微分电流传感器彻底消除了锰铜分流器不能完全隔离、存在寄生电感的缺点也消除了传统的电流互感器的相位误差和大电流时过饱和的缺点而且成本非常低廉是理想的新一代的电流传感器有望在宽量程、大电流、高精度的电能表中据优势地位。基于电流传感器的选择可以关断和打开这个积分器。2宽电流量程的di/dt微分电流传感器di/dt微分电流传感器是基于Rogowski线圈原理一个与传输初级电流的导线发生互感的电感器。Rogowski线圈通常由空芯线圈构成因而在理论上不存在磁滞、饱和或非线性问题。Rogowski线圈电流传感器由环绕一根长直导线排列的匝数为N的矩形空心线圈组成并且线圈与该导线中的电流所产生的磁场垂直。Rogowski线圈基本的工作原理是通过互感效应来检测初级电流。Rogowski线圈的输出正比于电流对时间的导数所以为了作进一步信号处理需要使用一个数字积分器将di/dt信号还原成i(t)形式。利用Rogowski线圈di/dt微分电流传感器和ADE7753芯片构成的家用电能表其最大检测电流可达200A。这种新型的电能表设计在很多方面都优于用传统电流检测技术构成的电能表。在1000:1(60dB)如此宽的动态范围内其线性误差小于0.1%(图2)。3实用的电能监测、计量功能ADE7753包含一个至少保持若干秒满负载累积功率的有功电能寄存器、视在电能寄存器和电压、电流有效值可通过串行口读得ADE7753的数据。它同时提供一个与有功能量成比例的脉冲输出(CF)。除了有效值计算、有功和视在能量的信息外ADE7753提供一个有符号的无功能量信息和各种各样的系统校准特点比如:通道偏置校准、相位校准和能量校准。它还集成了一个检测线电压高低跌落的检测电路可提前发出掉电和过压预警。ADE7753具有可选正的累积模式这样仅当检测到正能量时才进行能量的累积。当空载时内部空载门限确保ADE7753没有输出。过零输出(ZX)产生与线电压过零同步的输出信号ZX信号可用来测量线电压周期它还用于芯片内部有功能量和视在能量的周期校准模式。这就能更快、更精确地校准能量计算结果。该信号也可以用于与线电压过零同步来切换继电器防止拉弧。中断请求输出是一种漏极开路的低电平有效逻辑输出。中断寄存器用来指示中断的种类中断使能寄存器控制/IRQ脚的输出。ADE7753采用20脚SSOP封装。4ADE7753主要性能特点*高精度支持IEC61036和IEC61268*片内数字积分器具有di/dt微分电流传感器接口*提供有功、无功、视在功率能量值采样波形以及电压和电流有效值*在1000:1的动态范围内误差小于0.1%*可选正有功能量有效累计*用户片内可设置的线电压浪涌阀值和线电压跌落检测*电源管理*能量、相位和输入偏移可数字校准*片内集成的温度传感器(典型值±3℃)*与SPI兼容的串行接口*脉冲输出的频率可设置*拥有中断引脚(IRQ)和状态寄存器*在环境条件变化很大和长时间使用条件下专利技术的模数转换器(ADCs)和数字信号处理器(DSP)确保数据的高精度*具有外部过驱动能力的基准电压源2.4V±8%(温度系数典型值20ppm/℃)*单5V电源低功耗(典型值25mW)*20脚SSOP封装5ADE7753与CS5460A功能比较ADE7753是2002年的新产品与CS5460相比具有许多新的技术、新的特性功能比较可见ADE7753与CS5460A功能比较一览表。单相电能计量芯片ADE