【圖】ADE7757中文資料
(2024/1/3 11:00:00)
ADE7757中文資料
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1. ADE7757功能及特點概述
ＡＤＥ７７５７是美國ＡＤ公司推出的高精度電能測量集成芯片。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。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的瞬時有功功率。ＡＤＥ７７５７的基本特性和參數(shù)如下：
３ ＡＤＥ７７５７的原理特性
表3 CF最大輸出頻率與F1，F(xiàn)2的關系
ｂ． ＣＦ的頻率輸出
ADE7757中文資料
1. ADE7757功能及特點概述
ＡＤＥ７７５７是美國ＡＤ公司推出的高精度電能測量集成芯片。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。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標準兼容；
● 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。
２ 內(nèi)部結構及引腳功能
ＡＤＥ７７５７是１６腳ＳＯＩＣ封裝，圖１為其內(nèi)部結構框圖，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。這個模擬輸入結構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）
ＡＤＥ７７５７的片內(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。特殊應用時，通道Ｖ１的最大微分信號應小于±３０ｍＶ（相對于ＡＧＮＤ），普通應用時為±６．２５ｍＶ。通道Ｖ１的典型連接電路如圖２所示，該圖中的電流傳感器實際上是一分流電阻，相對于其它電流傳感器（如電流變壓器），該分流電阻的功耗較低，這更有利于小電流儀表。
電壓傳感器的電壓輸出則由通道Ｖ２接入ＡＤＥ７７５７芯片。通道Ｖ２也是一個全微分電壓輸入通道，Ｖ２Ｐ是正極輸入，Ｖ２Ｎ是負極輸入。其最大微分信號為±１６５ｍＶ。輸入電壓以ＡＧＮＤ為參考。通道Ｖ２的典型連接電路見圖３。典型情況下，ＡＤＥ７７５７相對于中性線有一個偏差，可用一個電阻分配器提供一個正比于線電壓的電壓信號。另外，調(diào)整Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｆ的比例也是調(diào)整儀表增益刻度的有效方法。
３．３ 數(shù)／頻轉換
如前所述，低通濾波器（ＬＰＦ）的數(shù)字輸出中包括有功功率信息。然而由于ＬＰＦ不是理想的濾波器，因此輸出信號還包括有削弱了的線頻率及其諧波成分ｃｏｓ（ｈωｔ），其中ｈ＝１，２，３……。由于瞬時功率計算的原因，主要諧波成分為線頻率的兩倍，即２ω。實際上，ＬＰＦ輸出的瞬時有功功率信號仍包括了大量的瞬時功率信息，例如ｃｏｓ（２ωｔ）。
此信號被送入數(shù)字頻率轉換器并經(jīng)過積累，即可得到輸出頻率。信號的積累可以減少瞬時有功功率信號中的任何非直流成分。另外，由于正弦信號的平均值為０，因此ＡＤＥ７７５７產(chǎn)生的頻率與平均有功功率成比例。
頻率輸出ＣＦ隨著時間而變化的原因主要是瞬時有功功率信號中的ｃｏｓ（２ωｔ）成分所致。ＣＦ輸出的頻率可以達到Ｆ１和Ｆ２輸出頻率的２０４８倍，這個高頻輸出是在數(shù)字轉換為頻率時積累了很短的時間而產(chǎn)生的。積累時間很短意味著只包括很少的ｃｏｓ（２ωｔ）成分，這就使得一些瞬時有功功率信號通過了數(shù)字頻率轉換器。這在實際應用中不成問題，因為當ＣＦ用作校準時，頻率將會通過頻率計數(shù)器來平均，由此去掉波紋。
由于Ｆ１和Ｆ２的輸出頻率很低，因此引入了很多的瞬時有功功率信號的平均值，所以輸出的是大大削弱了正弦成分的頻率。
３．４ 傳輸函數(shù)
ａ． Ｆ１和Ｆ２的頻率輸出
如前所述，Ｆ１和Ｆ２的頻率輸出是對有功功率信號較長時間的積累，它與平均有功功率成比例。輸出頻率與輸入電壓和電流信號的關系如下：
Ｆｒｅｑ＝（５１５．８４Ｖ１ｒｍｓ Ｖ２ｒｍｓ Ｆ１－４）／Ｖ２ｒｅｆ
其中，Ｆｒｅｑ為Ｆ１和Ｆ２的輸出頻率，單位為Ｈｚ，Ｖ１ｒｍｓ和Ｖ２ｒｍｓ是通道Ｖ１和Ｖ２的差分電壓信號輸入（Ｖ），Ｖｒｅｆ為參考電壓（２．５Ｖ±８％），Ｆ１－４是表２中由邏輯輸入Ｓ０和Ｓ１選擇的四種可能的頻率之一。
表2 F1-4頻率選擇及F1，F(xiàn)2的最大輸出頻率
S1
| S0
| F1-4值
| 最大頻率
|
0
| 0
| OSC/2 19
| 0.176
|
0
| 1
| OSC/2 18
| 0.352
|
1
| 0
| OSC/2 17
| 0.704
|
1
| 1
| OSC/2 16
| 1.408
|
表3 CF最大輸出頻率與F1，F(xiàn)2的關系
SCF
| S1
| S0
| CF（Hz）
|
1
| 0
| 0
| 128×F1,F2=22.5
|
0
| 0
| 0
| 64×F1,F2=11.26
|
1
| 0
| 1
| 64×F1,F2=22.5
|
0
| 0
| 1
| 32F1,F2=11.5
|
1
| 1
| 0
| 32F1,F2=22.5
|
0
| 1
| 0
| 16×F1,F2=11.26
|
1
| 1
| 1
| 16×F1,F2=22.5
|
0
| 1
| 1
| 2048×F1,F2=2.867k
|
ｂ． ＣＦ的頻率輸出
表３所列為ＣＦ最大輸出頻率與Ｆ１、Ｆ２之間的關系。當邏輯輸入ＳＣＦ為０，而Ｓ１和Ｓ０為１時，其最大值為２．８６７ｋＨｚ。
３．５ ＡＤＥ７７５７與微控制器的接口
ＡＤＥ７７５７與微控制器最簡易的連接方式可利用ＣＦ的高頻輸出來完成。連接時，可將ＣＦ設置為最大輸出頻率（如圖４所示），并將ＣＦ連接至ＭＣＵ計數(shù)器或接口，然后在ＭＣＵ內(nèi)部定時器規(guī)定的時間內(nèi)計數(shù)脈沖，并取平均功率等于平均頻率，同時，該值也等于計數(shù)所得值與計數(shù)時間的比值。這樣，此計數(shù)時間內(nèi)所消耗的能量為平均功率與時間的乘積，也就是說計數(shù)值／時間與時間乘積的計數(shù)值。
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