作者：analog devices 公司 anthony collins 来源：《电子产品世界》

概述 本文介绍了用美国analog devices inc.（adi）公司生产的ad7755设计的一种低成本、高精度电能表。本电能表是为单相。两线制系统设计的，但也容易适合特殊地区的设计要求，例如美国的配电系统通常要求居民电表采用单相、三线制系统。 采用ad7755设计电子式电能表是一种电能测量的低成本单片解决方案。ad7755内部包含两路模数转换器（adc），一个基准电压源和用来计算有功功率的全部信号处理电路。ad7755还包含直接驱动机电式计度器（即电能记录器）的数字频率转换器（f1、f2）和用于校验和通信的高频脉冲输出电路（cf）。 有关ad7755功能请参考脉冲输出的电能计量集成电路活而资料。

表1 精度要求 电流值1 pf2 百分比误差范围3 1级 2级 0.05ib≤i＜0.1ib 1 ±1.5% ±2.5% 0.1ib≤i＜imax 1 ±1.0% ±2.0% 0.1ib≤i＜0.2ib 0.5滞后

0.5超前 ±1.5%

±1.5% ±2.5%

- 0.2ib≤i＜imax 0.5滞后

0.8超前 ±1.0%

±1.0% ±2.0%

- 注：1.表1中示出的规定精度的电流范围都用基本电流（ib）表示。根据iec1036（1996-09）标准3.5.1.1节规定，ib是指与一个直接连接的电表相关性能一致的电流值。最大电流（imax）是指保持规定精度的最大电流。

2.表1中列出的功率因数（pf）表征了基波（45-65hz）电压与电流波形之间的相位关系。在这种情况下pf简单定义为pf=cos（φ）φ，其中表示纯正弦电流和电压之间的相位角。

3.根据iec1036（1996-09）标准的3.5.5节，电表等级定义为百分比误差的范围。百分比误差定为：百分比误差=(测量值-真值)/真值100%

设计目的 按照1级和2级交流有功功率电能表国际标准ifc1036（1996-09），作为本设计的主要依据。对于比较熟悉ansic12.6标准的读者，请见本文最后一节"ansi c12.16与ice1036标准比较"，本节只对与ansi相对应的iec10236标准的主要内容作一些解释。 为满足多种情况下的精度要求，例如功率因数（pf）等于1时的精度要求和pf较低（pf=±0.5)时精度要求，设计技术指标应该远远高过基本技术指标。另外电能表的动态范围也超过500。iec1036标准规定在5%ib-imax电流范围内达到规定的精度要求，见表流范围内达到规定的精度要求，见表1。imax的典型值是ib的400%～600%。表1列出了静态电能表的精度要求。对应一家精度的电流范围（动态范围）都用基本电流（ib)表示 图1示了邮用ad7755设计的一种简单、低成本电能表工作原理图。为了给ad7755提供必要的电流电压转换，本设计采用分流器，并且为衰减线电压采用了简单的分压网络。电能记录器（kwh)是川用两相步进电机构成的简单机电式计度器。ad7755的f1、f2引脚能够直接驱动这种计度器，cf引脚还可提供仪表常数为3200imp/kwh（脉冲数/千瓦小时）的高频输出，所以这种高频输出可用led和光电耦合器输出。这种高频输出还可以加快电表的校验过程，从而为生产电表提供本种快捷的校验方法。本设计利用电阻网络r5-r4改变线电压的衰减来校验电表。 设计原理 ad7755产生的输出频率与两个输入电压信号乘积的时间平均值 成正比。加在ad7755上的输入电压值为v1和v2。有关ad7755的详细功能已在ad7755活页资料中做了介绍，见"工作原理"一节。该活页资料提供了计算输出频率f1和f2（驱动计度器）的计算公式，它们与输入电压信号的有效值v1和v2的乘积成正比。为方便起见，这里重新给出公式（1）。为了将电能表校验到一个固定常数，用公式（1）对v2值进行标