旭 張彥斌 胡國鵬

     陜西省計(jì)量測試研究所（710048）張亞琦

     來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：介紹了德國cirrus

     logic公司推出的電子式電能表專用芯片cs5460的特點(diǎn)、控制方式、與輸入信號微控制器的接口及其在電測儀表中的應(yīng)用。

     關(guān)鍵詞：電子式電能表

     專用芯片cs5460 微控制器 電測儀表

     近年來，電子式電能表在國際、國內(nèi)得到了迅速推廣。國外許多ic廠家不失時機(jī)地推出了各種電子式電能表專用芯片。目前，國內(nèi)較為常用的單相電子式電能表芯片有德國cirrus

     logic公司的cs5460、美國ad公司的ad7751和ad7755；三相電子式電能表專用芯片有美國atmel公司的at73c500+at73c501（at73c502）等。它們的共同特點(diǎn)是：①高度集成（集成了adc、電壓基準(zhǔn)、功率計(jì)算模塊）；高精度（測量誤差大多小于0.3%）；②易接口（易于與微控制器或步進(jìn)電機(jī)接口）。這些芯片為設(shè)計(jì)低成本、高性能的電子式電能表提供了非常理想的解決方案。

     值得注意的是，在這些專用芯片中，有一些不僅能夠測量功率、電能，而且能夠測量電壓、電流等其它電量，如cs5460、at73c500+at73c501（at73c502）等。而許多電測儀表功能的實(shí)現(xiàn)都是以測量功率、電能、電壓、電流為基礎(chǔ)的，如電力設(shè)備交流阻抗測試儀、電力變壓器綜合參數(shù)測試儀等。因此，如果拓展思路，將這些電子式電能表專用芯片用于測儀表產(chǎn)品的開發(fā)中，不僅可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，而且能大大提高產(chǎn)品的性能。筆者就運(yùn)用cs5460成功地開發(fā)出了多功能電量監(jiān)測儀。

     1 cs5460的特點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

     1.1 cs5460主要特點(diǎn)

     ·符合iec521/1036、jis工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

     ·能夠測量瞬時電壓、瞬時電流、瞬時功率、電能、電壓有效值和電流有效值；能完成電能/脈沖轉(zhuǎn)換

     ·電能測量精度：0.1%

     ·具有相位補(bǔ)償和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能

     ·具有2.5v片內(nèi)電壓基準(zhǔn)（溫漂60ppm/℃）

     ·功率消耗<12mw

     ·電源配置：

     va+=+5v,va-=0v;vd+=+3v～+5v或va+=2.5v,va-=-2.5v;vd+=+3v

     1.2 cs5460的內(nèi)部組成模塊如下：

     ·一個電流通道可編程增益放大器，其增益為10和50個可選

     ·一個電壓通道固定增益放大器，其增益為10

     ·兩個同時采樣的∑-δ模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

     ·兩個高速數(shù)字濾波器

     ·兩個可選用的高通濾波器

     ·一個功率計(jì)算引擎

     ·一個2.5v片內(nèi)電壓基準(zhǔn)

     ·一個可以檢測電力不足或電源故障的電源監(jiān)視器

     ·一個持續(xù)監(jiān)視串口通訊的看門狗

     ·一個2.5mhz～20mhz可選的內(nèi)部時鐘發(fā)生器

     ·一個雙向串行接口

     ·一個電能/脈沖變換器

     ·一個校準(zhǔn)用sram

     2 cs5460的功能控制和測量數(shù)據(jù)輸出方式

     2.1 cs5460的功能控制

     cs5460的功能控制是通過寫命令字的方式實(shí)現(xiàn)的。這些8位長度的命令字包括“啟動轉(zhuǎn)換”、“同步調(diào)整”、“上電/暫停控制”、“掉電控制”、“校準(zhǔn)控制"和“寄存器讀/寫”等命令。cs5460內(nèi)部有16個24位長度的用戶可訪問的寄存器。對這些寄存器的訪問是根據(jù)填寫在“寄存器讀/寫”命令中的地址進(jìn)行的。這些