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内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:633

        

    

    1 概述

    

    ade7757是美国ad公司推出的高精度电能测量集成芯片。与原有的同系列ade7755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ade7757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adc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。

    

    ade7757可在低频输出引脚f1、f2上输出平均有功功率,并可直接驱动一个机电计数器或与mcu的接口。而高频cf逻辑则可输出用于校准的瞬时有功功率。ade7757的基本特性和参数如下:

    

    ● 带有片内振荡器,可作为时钟源;

    

    ● 精度高,且与50hz/60hz的iec521/1036标准兼容;

    

    ● 逻辑输出引脚revp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5v电源,功耗较低;

    

    ● 采用交流输入。

    

    2 内部结构及引脚功能

    

    ade7757是16脚soic封装,图1为其内部结构框图,各引脚的功能见表1所列。

    

    

    

    

    

    3 ade7757的原理特性

    

    图1所示是ade7757的内部原理图,图中,两个adc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(v1通道)的高通滤波器(hpf)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f1、f2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,cf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。

    

    3.1 片内振荡器(osc)

    

    ade7757的片内振荡器频率与内部振荡器的使能端rclkin的外接电阻成反比。外接电阻为5.5~20kω时,振荡器可正常工作,但一般选用5.5~6.4kω的范围。当rclkin接6.2kω电阻时,内部振荡器的频率为466khz。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。

    

    3.2 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v1接入ade7757芯片。通道v1是一个全微分电压输入通道,v1p是正极输入,v1n是负极输入。特殊应用时,通道v1的最大微分信号应小于±30mv(相对于agnd),普通应用时为±6.25mv。通道v1的典型连接电路如图2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v2接入ade7757芯片。通道v2也是一个全微分

        

    

    1 概述

    

    ade7757是美国ad公司推出的高精度电能测量集成芯片。与原有的同系列ade7755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ade7757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adc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。

    

    ade7757可在低频输出引脚f1、f2上输出平均有功功率,并可直接驱动一个机电计数器或与mcu的接口。而高频cf逻辑则可输出用于校准的瞬时有功功率。ade7757的基本特性和参数如下:

    

    ● 带有片内振荡器,可作为时钟源;

    

    ● 精度高,且与50hz/60hz的iec521/1036标准兼容;

    

    ● 逻辑输出引脚revp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5v电源,功耗较低;

    

    ● 采用交流输入。

    

    2 内部结构及引脚功能

    

    ade7757是16脚soic封装,图1为其内部结构框图,各引脚的功能见表1所列。

    

    

    

    

    

    3 ade7757的原理特性

    

    图1所示是ade7757的内部原理图,图中,两个adc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(v1通道)的高通滤波器(hpf)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f1、f2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,cf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。

    

    3.1 片内振荡器(osc)

    

    ade7757的片内振荡器频率与内部振荡器的使能端rclkin的外接电阻成反比。外接电阻为5.5~20kω时,振荡器可正常工作,但一般选用5.5~6.4kω的范围。当rclkin接6.2kω电阻时,内部振荡器的频率为466khz。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。

    

    3.2 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v1接入ade7757芯片。通道v1是一个全微分电压输入通道,v1p是正极输入,v1n是负极输入。特殊应用时,通道v1的最大微分信号应小于±30mv(相对于agnd),普通应用时为±6.25mv。通道v1的典型连接电路如图2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v2接入ade7757芯片。通道v2也是一个全微分

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