CS5460A电能计量芯片

CS5460A电能计量芯片 CS5460A 是具有有功功率计算引擎的CMOS 单片功率测量芯片，它包含了两个增益可编程放大器、两个ΔΣ 调制器、两个高速滤波器，具有系统校准和有效值/功率计算功能，以提供瞬时电压/电流/功率数据采样及有功能量、I 、V的周期计算结果。为适应低价测量应用，CS5460A也能在给定引脚上输RMSRMS 出脉冲串，输出的脉冲数与有功能量寄存器的数值成正比。 CS5460A专为功率测量进行了优化，它适合与分流器或电流互感器相连来测量电流;与分压电阻或电压互感器相连来测量电压。为适应不同电平的输入电压，电流通道集成有一个增益可编程放大器(PGA )，使输入电平满量程可选择为?250mV 或?50mV 。电压通道的PGA可适应?250mV 的输入电压范RMSRMS 围。对于VA+和VA-两端接单，5V电源的情况，两个通道的差模输入引脚间所加的共模，信号电压为,0.25V到，5V。另外， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时可以在某一个通道或两个通道实现双端差模输入，此时输入信号的共模电压加在AGND上。 CS5460A 每通道都有一个高速数字滤波器，将两个ΔΣ调制器的输出衰减10倍并积分。滤波器以(MCLK/K )/1024的字输出速率(OWR )输出24位数据。 为了方便与外部微控制器通讯，CS5460A 集成有一个简单的三线串行接口，该串口与SPI?和Microwire? 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 兼容。串口的串行时钟(SCLK)和引脚内包含一个施密特触发器，允许使用上升RESET 速度较慢的信号。 图6.1 CS5460A芯片功能图 6.2 软件工作原理 单相多功能电 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 主程序流程图框图见图6.2。 MB89P935C 初始化 A (1)MB89P935C定时器开启 (2)UART/1R开启 1分钟标志是否置起 (3)时钟备用电池欠压检测，启 动A/D转换 (1)需量运算 CS5460A校准参数及电表参数 (2)刷新当前费率号 (脉冲常数，电压、电流量程(3)判断是否到结算日并转存电 等)由EEPROM载入RAM 量 (4)失压、失流、过压、过流时 间/次数累计 LCD模块初始化及装载轮显数 据，并将LCD所有笔画显示1S RS485/IR是否收 到完整的帧? 读系统时钟 RS485/IR命令的处理 装载日时段表，并根据日期、时 间判断当前时段及费率号 20ms标志位 是否置起? (1)恢复掉电前的电能数据 (2)需量清零 按键检测并置相应标志位 1秒钟标指示 否置起, 根据标志位(如需量清零，LCD 翻页、编程等)处理相应事务 (1)CS5460A电能数据处理(电量 累加、失压、失流、过压、过流的 判断等) (2)LCD模块显示刷新 (3)系统时钟的读取 A 图6. 2单相多功能电表主程序流程图框图 6.3电能表各单元功能说明 1)ΔΣ调制器 电压/电流通道的模拟信号应与输入PGA的增益对应(如图5.1中显示)。该信号将由ΔΣ调制器以(MCLK/K)/8Sps的速度采样。 2 )高速数字低通滤波器 对数据进行低通滤波，以去除调制器输出的高频噪声。参见图5.1，电压通道的高速滤波器由一个固定24的Sinc滤波器实现。电流通道用一个Sinc滤波器实现，与电压通道的准确测量范围相比，可以在输入跨度更大的情况下实现电流通道的精确测量。 图5.1中，电压通道的数据与一个可变的时延滤波器有关。时延的长度由相位补偿位的7位二进制值确定(见相位补偿)，它们可由用户设置。当相位补偿位PC[6:0]为缺省设置“0000000”(且MCLK/K=4.096MHZ)时，相对于初始的模拟电流输入信号，加在初始的模拟电压输入信号的额定时延约为1μs。这在频率为60HZ时相当于约0.0216度的滞后。 3 )数字补偿滤波器 两个通道的数据接下来通过两个FIR补偿滤波器，以补偿通过低通滤波器后产生的幅值损耗。 4) 数字高通滤波器 两个通道都提供了一个可选的高通滤波器(图5.4中用HPF表示)，它可以加入信号通路，以在有效值/电能计算之前除去电流/电压信号中的直流成分。该滤波器可通过使能寄存器中的特定位启动。 若用户希望在两个通道中的一个加入高通滤波器，则另一个通道将启动全通滤波器(图5.4中的APF)，以保持电压和电流的传感信号之间的相位关系。例如，如果电压通道加入了HPF而电流通道没有加入，则电流通道将加入APF，从而消除电流通道内由于高通滤波器产生的相位延迟。 .5) 总的滤波器响应 当CS5460A(K=1)在4.096MHZ时钟的驱动下时，电压通道的输入滤波器网络的复合幅值响应(相对于频率),电流通道的输入滤波器网络的复合幅值响应(对于频率)满足工频电能测量需要。 6 )增益及DC偏移量调整 滤波后瞬态电压和电流的数字量将基于DC偏移量寄存器(进行加法运算)和增益寄存器(进行乘法运算)进行偏移量/增益调整。这些寄存器用于芯片的校准。经过偏移量和增益调整，24位瞬态数据采样值存入瞬态电压和电流寄存器，用户可通过串口从中读出采样数据。 7 )有功能量及有效值计算 瞬态电压和电流的数字量将作另外的处理。参见图5.4，每对瞬态电压/电流的采样数据相乘，得到瞬时有功能量的采样值。每个A/D采样周期后，新的瞬态功率采样值存入瞬时功率寄存器(可被用户读出)。 N个瞬时功率采样值作为一组(N值放在周期计数寄存器中)，每组的瞬时功率累加和用于计算存放组能量寄存器中的数值，它正比于芯片在最近N个A/D转换周期中寄存的有功能量的值。从图5.4可知当前的瞬时功率累加和右移了12次(相当于除以4096)，以避免能量寄存器产生溢出。有效值同样利用最近的N个瞬态电压/电流采样值计算，这些值可从RMS电压寄存器和RMS电流寄存器中读出。 图5.4 采样数据流程图 7 )无功能量及有效值计算 由V、I 的有效值算出视在功率S= IRMS×VRMS ，以及根据能量值求出1秒的瞬时平均有功功率P。 22SP,再由视在功率及有功功率间接推算无功功率Q=(四字节浮点运算，运算精度为10-7)。 6.4 电能表基本应用电路 图5.5所示为CS5460A在单电源单相2线系统的功率测量方案。该图用于监控电源线电流的电阻分流器联接在电源的火线端。在大多数住宅电能测量应用中，电度表分流器接在火线上有助于发现窃电的行为。 图5.6所示的同样为单相2线系统的功率测量，但与电源线实现了隔离。隔离通过3个变压器实现。一个是普通的变压器，用于提供CS5460板上的直流电源。第二个是一个高精度、低阻抗的变压器(通常称为电压互感器)，在较高的谐波下也具有很小的衰减和相位延迟。还有一个电流互感器用于测量电源线电流，一个电阻跨接在电流互感器的次级，对CS5460A的电流通道产生电流感应的电压信号。由于CS5460A不直接接在电源线上，因此其数字接口不需隔离。 图5.7所示为CS5460A在单相3线系统的功率测量方案。另外，在美国的许多使用3线的住宅电能测量系统中只有两根线是可用的(中线不能使用)，图5.8 显示了CS5460A在不使用中线情况下的单相3线功率测量系统。 图5.5 典型连线图(单相2线、直接与电网连接) 图5.6 典型连线图(单相2线、与电网隔离) 图5.7 典型连线图(单相3线) 图5.8 典型连线图(单相3线、无中性点)