多費(fèi)率全電子數(shù)字電能表電路ADE7753
發(fā)布時間:2008/8/30 0:00:00 訪問次數(shù):601
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。幔洌澹罚罚担呈牵幔洌樽钚拢笨罟δ芟冗M(jìn)的數(shù)字電度表電路,這是1種帶串行接口和脈沖輸出的高精度有功和視在能量計(jì)量的集成電路。它集成了二階∑△adcs、1個數(shù)字積分器(在ch1上)、1個參考電壓源,1個溫度傳感器,能對電壓、電流有效值(rms)計(jì)算,有功、無功和視在能量的測量(見圖1)。實(shí)際上ade7753是一個電能計(jì)量片上系統(tǒng)(soc)。
圖1 。幔洌澹罚罚担车膬(nèi)部結(jié)構(gòu)
2性能優(yōu)良的內(nèi)嵌數(shù)字積分器
。幔洌澹罚罚担车钠瑑(nèi)數(shù)字積分器能以優(yōu)良精度的數(shù)字積分作用,在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)-20db/10倍頻程衰減和固定-90°相移。數(shù)字積分器的相頻響應(yīng)和幅頻響應(yīng)非常接近于理想情況。片內(nèi)數(shù)字積分器提供直接接口到di/dt微分電流傳感器,從而省略外部的模擬積分器,保證極好的長期穩(wěn)定性,與高精度的電壓、電流通道相位匹配。di/dt微分電流傳感器徹底消除了錳銅分流器不能完全隔離、存在寄生電感的缺點(diǎn),也消除了傳統(tǒng)的電流互感器的相位誤差和大電流時過飽和的缺點(diǎn),而且成本非常低廉,是理想的新一代電流傳感器,有望在寬量程、大電流、高精度的電能表中占優(yōu)勢地位;陔娏鱾鞲衅鞯倪x擇,可以關(guān)斷和打開這個積分器。
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。洌椋洌粑⒎蛛娏鱾鞲衅魇腔冢颍铮纾铮鳎螅耄榫圈原理的1個與傳輸初級電流的導(dǎo)線發(fā)生互感的電感器。rogowski線圈通常由空芯線圈構(gòu)成,因而在理論上不存在磁滯、飽和或非線性問題。rogowski線圈電流傳感器由環(huán)繞1根長直導(dǎo)線排列的匝數(shù)為n的矩形空心線圈組成,并且線圈與該導(dǎo)線中的電流所產(chǎn)生的磁場垂直。rogowski
線圈的基本工作原理是通過互感效應(yīng)來檢測初級電流。rogowski線圈的輸出正比于電流對時間的導(dǎo)數(shù),所以為了進(jìn)一步進(jìn)行信號處理,需要使用1個數(shù)字積分器將di/dt信號還原成i(t)形式。利用rogowski線圈di/dt微分電流傳感器和ade7753電路構(gòu)成的家用電能表,其最大檢測電流可達(dá)200a。這種新型電能表的設(shè)計(jì)在很多方面都優(yōu)于用傳統(tǒng)電流檢測技術(shù)構(gòu)成的電能表。在1000:1(60db)寬的動態(tài)范圍內(nèi)其線性誤差小于0.1%(見圖2)。
圖2 。洌椋洌粑⒎蛛娏鱾鞲衅鞯膶(shí)物圖
4實(shí)用的電能監(jiān)測和計(jì)量功能
。幔洌澹罚罚担嘲眰至少保持若干秒滿負(fù)載累積功率的有功電能寄存器、視在電能寄存器和電壓、電流有效值,可通過串行口讀出ade7753的數(shù)據(jù)。它同時提供1個與有功能量成比例的脈沖輸出(cf)。除了有效值計(jì)算、有功和視在能量的信息外,ade7753提供1個有符號的無功能量信息和各種各樣的系統(tǒng)校準(zhǔn)特點(diǎn),比如通道偏置校準(zhǔn)、相位校準(zhǔn)和能量校準(zhǔn)。它還集成了1個檢測線電壓高低跌落的檢測電路,可提前發(fā)出掉電和過壓預(yù)警。
ade7753具有可選正的累積模式,這樣,當(dāng)檢測到正能量時才進(jìn)行能量的累積。當(dāng)空載時,內(nèi)部空載門限確保ade7753沒有輸出。過零輸出(zx)產(chǎn)生與線電壓過零同步的輸出信號,zx信號可用來測量線電壓周期,它還用于電路內(nèi)部有功能量和視在能量的周期校準(zhǔn)模式。這就能更快、更精確地校準(zhǔn)能量計(jì)算結(jié)果。該信號也可以用于與線電壓過零同步來切換繼電器,防止拉弧。
中斷請求輸出是1種漏極開路的低電平有效邏輯輸出。中斷寄存器用來指示中斷的種類,中斷使能寄存器控制/irq引腳的輸出。
。幔洌澹罚罚担巢捎茫玻耙_的ssop型封裝。
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(1)精度高,可支持iec61036和iec61268。
(2)片內(nèi)數(shù)字積分器,具有di/dt微分電流傳感器接口。
。ǎ常┨峁┯泄、無功、視在功率能量值,采樣波形以及電壓和電流有效值。
(4)在1000:1的動態(tài)范圍內(nèi),誤差小于0.1%。(5)可選正有功能量有效累計(jì)。
(6)用戶可在片內(nèi)設(shè)置線電壓浪涌閾值和線電壓跌落檢測。
。ǎ罚┛蓪(shí)現(xiàn)電源管理。
。ǎ福⿲δ芰俊⑾辔缓洼斎肫瓶蛇M(jìn)行數(shù)字校準(zhǔn)。
(9)有片內(nèi)集成溫度傳感器(典型值±3℃)。
(10)有與spi兼容的串行接口。
。ǎ保保┛稍O(shè)置脈沖輸出的頻率。
。ǎ保玻⿹碛兄袛嘁_(irq)和狀態(tài)寄存器。
。ǎ保常┰诃h(huán)境條件變化很大和長時間使用條件下,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器能確保數(shù)據(jù)的高精度。
。ǎ保矗┚哂型獠窟^驅(qū)動能力的基準(zhǔn)
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。幔洌澹罚罚担呈牵幔洌樽钚拢笨罟δ芟冗M(jìn)的數(shù)字電度表電路,這是1種帶串行接口和脈沖輸出的高精度有功和視在能量計(jì)量的集成電路。它集成了二階∑△adcs、1個數(shù)字積分器(在ch1上)、1個參考電壓源,1個溫度傳感器,能對電壓、電流有效值(rms)計(jì)算,有功、無功和視在能量的測量(見圖1)。實(shí)際上ade7753是一個電能計(jì)量片上系統(tǒng)(soc)。
圖1 。幔洌澹罚罚担车膬(nèi)部結(jié)構(gòu)
2性能優(yōu)良的內(nèi)嵌數(shù)字積分器
。幔洌澹罚罚担车钠瑑(nèi)數(shù)字積分器能以優(yōu)良精度的數(shù)字積分作用,在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)-20db/10倍頻程衰減和固定-90°相移。數(shù)字積分器的相頻響應(yīng)和幅頻響應(yīng)非常接近于理想情況。片內(nèi)數(shù)字積分器提供直接接口到di/dt微分電流傳感器,從而省略外部的模擬積分器,保證極好的長期穩(wěn)定性,與高精度的電壓、電流通道相位匹配。di/dt微分電流傳感器徹底消除了錳銅分流器不能完全隔離、存在寄生電感的缺點(diǎn),也消除了傳統(tǒng)的電流互感器的相位誤差和大電流時過飽和的缺點(diǎn),而且成本非常低廉,是理想的新一代電流傳感器,有望在寬量程、大電流、高精度的電能表中占優(yōu)勢地位;陔娏鱾鞲衅鞯倪x擇,可以關(guān)斷和打開這個積分器。
3寬電流量程的di/dt微分電流傳感器
。洌椋洌粑⒎蛛娏鱾鞲衅魇腔冢颍铮纾铮鳎螅耄榫圈原理的1個與傳輸初級電流的導(dǎo)線發(fā)生互感的電感器。rogowski線圈通常由空芯線圈構(gòu)成,因而在理論上不存在磁滯、飽和或非線性問題。rogowski線圈電流傳感器由環(huán)繞1根長直導(dǎo)線排列的匝數(shù)為n的矩形空心線圈組成,并且線圈與該導(dǎo)線中的電流所產(chǎn)生的磁場垂直。rogowski
線圈的基本工作原理是通過互感效應(yīng)來檢測初級電流。rogowski線圈的輸出正比于電流對時間的導(dǎo)數(shù),所以為了進(jìn)一步進(jìn)行信號處理,需要使用1個數(shù)字積分器將di/dt信號還原成i(t)形式。利用rogowski線圈di/dt微分電流傳感器和ade7753電路構(gòu)成的家用電能表,其最大檢測電流可達(dá)200a。這種新型電能表的設(shè)計(jì)在很多方面都優(yōu)于用傳統(tǒng)電流檢測技術(shù)構(gòu)成的電能表。在1000:1(60db)寬的動態(tài)范圍內(nèi)其線性誤差小于0.1%(見圖2)。
圖2 。洌椋洌粑⒎蛛娏鱾鞲衅鞯膶(shí)物圖
。磳(shí)用的電能監(jiān)測和計(jì)量功能
。幔洌澹罚罚担嘲眰至少保持若干秒滿負(fù)載累積功率的有功電能寄存器、視在電能寄存器和電壓、電流有效值,可通過串行口讀出ade7753的數(shù)據(jù)。它同時提供1個與有功能量成比例的脈沖輸出(cf)。除了有效值計(jì)算、有功和視在能量的信息外,ade7753提供1個有符號的無功能量信息和各種各樣的系統(tǒng)校準(zhǔn)特點(diǎn),比如通道偏置校準(zhǔn)、相位校準(zhǔn)和能量校準(zhǔn)。它還集成了1個檢測線電壓高低跌落的檢測電路,可提前發(fā)出掉電和過壓預(yù)警。
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中斷請求輸出是1種漏極開路的低電平有效邏輯輸出。中斷寄存器用來指示中斷的種類,中斷使能寄存器控制/irq引腳的輸出。
ade7753采用20引腳的ssop型封裝。
。担幔洌澹罚罚担车闹饕阅芴攸c(diǎn)
(1)精度高,可支持iec61036和iec61268。
。ǎ玻┢瑑(nèi)數(shù)字積分器,具有di/dt微分電流傳感器接口。
。ǎ常┨峁┯泄、無功、視在功率能量值,采樣波形以及電壓和電流有效值。
。ǎ矗┰冢保埃埃埃海钡膭討B(tài)范圍內(nèi),誤差小于0.1%。(5)可選正有功能量有效累計(jì)。
。ǎ叮┯脩艨稍谄瑑(nèi)設(shè)置線電壓浪涌閾值和線電壓跌落檢測。
。ǎ罚┛蓪(shí)現(xiàn)電源管理。
。ǎ福⿲δ芰、相位和輸入偏移可進(jìn)行數(shù)字校準(zhǔn)。
(9)有片內(nèi)集成溫度傳感器(典型值±3℃)。
。ǎ保埃┯信cspi兼容的串行接口。
。ǎ保保┛稍O(shè)置脈沖輸出的頻率。
。ǎ保玻⿹碛兄袛嘁_(irq)和狀態(tài)寄存器。
。ǎ保常┰诃h(huán)境條件變化很大和長時間使用條件下,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器能確保數(shù)據(jù)的高精度。
(14)具有外部過驅(qū)動能力的基準(zhǔn)
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