一款多功能電能計(jì)量芯片簡(jiǎn)介

1、一款多功效電能計(jì)量芯片介紹 CS5463分析及應(yīng)用匯報(bào)人：李貴玉匯報(bào)時(shí)間：/9/28信息工程學(xué)院E211試驗(yàn)室第1頁(yè)CS5463芯片概述1引腳及內(nèi)部功效結(jié)構(gòu)2工作原理與應(yīng)用特點(diǎn)3經(jīng)典應(yīng)用電路4國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹5小結(jié)6CONTENTS第2頁(yè)什么是CS5463?第3頁(yè)多功效高精度電能測(cè)量芯片由美國(guó)Cirrus Logic企業(yè)推出，采取24腳SSOP封裝形式。CS5463SSOP（Shrink Small-Outline Package）:即窄間距小外型塑封。第4頁(yè)哦，原來(lái)是這么！第5頁(yè)該芯片不但延續(xù)了廣受歡迎CS5460A功效，與其引腳完全兼容，而且新增了以下等測(cè)量功效。有功功率無(wú)功功率功率因數(shù)電能

2、脈沖轉(zhuǎn)換線路頻率視在功率系統(tǒng)校準(zhǔn)和相位賠償溫度傳感器第6頁(yè)電阻元件上所消耗功率叫做有功功率。有功功率電感或電容元件與電源之間進(jìn)行能量交換振幅值叫做無(wú)功功率。無(wú)功功率電壓與電流直接乘積叫做視在功率。視在功率PS:在交流電路中第7頁(yè)CS5463芯片概述1引腳及內(nèi)部功效結(jié)構(gòu)2工作原理與應(yīng)用特點(diǎn)3經(jīng)典應(yīng)用電路4國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹5小結(jié)6CONTENTS第8頁(yè)CS5463引腳排列及功效以下列圖所表示。圖1 CS5463引腳排列圖 1腳XOUT： 晶體振蕩器輸出端（4.096MHz） 2腳CPUCLK: CPU時(shí)鐘輸出端 3腳VD+: 數(shù)字電源正極(3.3V-5V) 4腳DGND: 數(shù)字地 5腳SCLK: 串

3、行時(shí)鐘輸入端 6腳SDO: 串行數(shù)據(jù)輸出端 7腳CS: 片選 8腳MODE: 模式選擇 9腳VIN+: 差分電壓正輸入端 10腳VIN-: 差分電壓負(fù)輸入端 11腳VREFOUT: 參考電壓輸出端 12腳VREFIN: 參考電壓輸入端第9頁(yè)CS5463采取24腳SSOP封裝形式，引腳排列及功效以下列圖所表示。圖1 CS5463引腳排列圖 13腳AGND： 模擬地 14腳 VA+: 模擬電源正極（+5V） 15腳IIN-: 差分電流負(fù)輸入端 16腳IIN+: 差分電流正輸入端 17腳PFMON: 電源掉電檢測(cè)輸出 18腳E3: 高頻電能脈沖輸出 19腳RESET: 復(fù)位輸入 20腳INT: 中止

4、輸出 21腳E1: 電能脈沖輸出1端 22腳E2: 電能脈沖輸出2端 23腳SDI: 串行數(shù)據(jù)輸入端 24腳XIN: 晶體振蕩器輸入端第10頁(yè)P(yáng)S:數(shù)字電源：是以DSP或者M(jìn)CU為關(guān)鍵，將數(shù)字電源驅(qū)動(dòng)器、PWM控制器等作為 控制對(duì)象，能實(shí)現(xiàn)控制、管理和檢測(cè)功效電源產(chǎn)品。模擬電源：模擬電源發(fā)出是模擬信號(hào)。數(shù)字電源與模擬電源區(qū)分：主要是控制與通信部分。在簡(jiǎn)單易用、參數(shù)變更要求不多應(yīng)用場(chǎng)所，模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠鋺?yīng)用針對(duì)性能夠經(jīng)過(guò)硬件固話來(lái)實(shí)現(xiàn)。而在可控原因較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更加快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理、復(fù)雜高性能系統(tǒng)應(yīng)用中，數(shù)字電源則更具優(yōu)勢(shì)。第11頁(yè)圖2 CS5463內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖可編程

5、增益放大器集成了兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器高通數(shù)字濾波器片上溫度傳感器，有利于設(shè)計(jì)師調(diào)整溫度漂移誤差差分輸入電壓滿量程為250mV第12頁(yè)CS5463芯片概述1引腳及內(nèi)部功效結(jié)構(gòu)2工作原理與應(yīng)用特點(diǎn)3經(jīng)典應(yīng)用電路4國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹5小結(jié)6CONTENTS第13頁(yè)工作原理電壓互感器電流互感器電壓通道電流通道二階調(diào)制器四階調(diào)制器功率計(jì)算引擎串行口MCU數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器10倍增益放大器PGA小電壓信號(hào)小電壓信號(hào)大電壓信號(hào)大電流信號(hào)電能/頻率轉(zhuǎn)換步進(jìn)電機(jī)第14頁(yè)應(yīng)用特征電能數(shù)據(jù)線性度：在1000:1動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)線性度為 0.1%兩種無(wú)功計(jì)算方式功耗12mW優(yōu)化分流器接口單電源地參考信號(hào)片內(nèi)2.5V參考電壓（最大

6、溫漂25ppm/OC）內(nèi)帶電源監(jiān)視器簡(jiǎn)單三線數(shù)字串行接口能夠從串行EEPROM進(jìn)行“自引導(dǎo)”，不需要微控制器第15頁(yè)CS5463芯片概述1引腳及內(nèi)部功效結(jié)構(gòu)2工作原理與應(yīng)用特點(diǎn)3經(jīng)典應(yīng)用電路4國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹5小結(jié)6CONTENTS第16頁(yè)Typical Connection Diagram (Single-phase, 2-wire Direct Connect to Power Line)第17頁(yè)Typical Connection Diagram (Single-phase, 2-wire Isolated from Power Line)第18頁(yè)Typical Connection Di

7、agram (Single-phase, 3-wire)第19頁(yè)Typical Connection Diagram (Single-phase, 3-wire No Neutral Available)第20頁(yè)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹CS5463芯片概述1引腳及內(nèi)部功效結(jié)構(gòu)2工作原理與應(yīng)用特點(diǎn)3經(jīng)典應(yīng)用電路45小結(jié)6CONTENTS第21頁(yè)當(dāng)前，國(guó)際上電子式電表中電能計(jì)量芯片市場(chǎng)一直由 ADI、Cirrus Logic、SAMES等國(guó)際企業(yè)占據(jù)如表1所表示。企業(yè)名稱國(guó)家/地域主要(最新)芯片ADI美國(guó)(ADE71xx、ADE75xx)Cirrus Logic美國(guó)CS5451A、5461A、5462、5

8、463、5464、5466、5467SAMES南非詳細(xì)見(jiàn)表2表1 國(guó)外主要電能芯片企業(yè)介紹第22頁(yè)SAMES企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品情況如表2所表示。單相單電流輸入單相雙電流輸入三相應(yīng)用SAHSAHSA9605A快速脈沖輸出，應(yīng)用于基于MCU電能表SA4101A/4104A、B/4106ASAM/4301A/9105G直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器，快速脈沖輸出/LED校準(zhǔn)輸出，應(yīng)用于基于MCU電能表SAM直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器，LED校準(zhǔn)輸出，應(yīng)用于基于單芯片電能表SAPSAP校準(zhǔn)和設(shè)置存放在外部EEPROM中，直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器，快速脈沖輸出/LED校準(zhǔn)輸出，應(yīng)用于基于MCU電能表SA9903BSA9904BS

9、PI輸出，電壓有效值、頻率、有功、無(wú)功測(cè)量，應(yīng)用于基于MCU電能表表2 SAMES企業(yè)芯片情況表第23頁(yè)ADI電能芯片： ADE7100 和 ADE7500 電能表系統(tǒng)芯片把電能測(cè)量?jī)?nèi)核與微處理器、片內(nèi)閃存、LCD 驅(qū)動(dòng)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和智能電池管理電路結(jié)合在一起，允許電能表保持時(shí)間、檢測(cè)溫度改變、讀出 LCD 數(shù)據(jù)而且完成其它主要系統(tǒng)功效。另外，還支持遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、計(jì)時(shí)收費(fèi)以及卸負(fù)載（當(dāng)電源超載時(shí)切斷某條輸電線電流）等高級(jí)服務(wù)。Cirrus Logic電能芯片： CS5467 集成了四個(gè) Sigma-Delta 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（-ADC）、三個(gè)數(shù)字串行接口；CS5467 可為并發(fā)兩相測(cè)量提供兩個(gè)電流

10、通道和兩個(gè)電壓通道，并有系統(tǒng)電平校準(zhǔn)、溫度感應(yīng)、電壓驟降、電流錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)以及相位賠償?shù)忍卣鳌５?4頁(yè)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電子電度表芯片廠商主要有復(fù)旦微電子、上海貝嶺、珠海炬力等幾家。企業(yè)名稱國(guó)家/地域主要(最新)芯片復(fù)旦微電子股份有限企業(yè)中國(guó)上海FM7755、FM230 x 系列上海貝嶺股份有限企業(yè)中國(guó)上海有單相BL0930、BL0932B、BL6503、BL6501，三相 BL0952、BL0962，和三相四線 BL6513、BL6514。珠海炬力集成電路設(shè)計(jì)股份有限企業(yè)中國(guó)珠海ATT7021、ATT7022A、ATT7022B、ATT7023、ATT7026A、ATT7028A、ATT7030A 等第25頁(yè)CS5463芯片概述1引腳及內(nèi)部功效結(jié)構(gòu)2工作原理與應(yīng)用特點(diǎn)3經(jīng)典應(yīng)用電路4國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹5小結(jié)6CONTENTS第26頁(yè) 經(jīng)過(guò)上述分析，作為測(cè)量電量原始信號(hào)關(guān)鍵器件，并與當(dāng)前比較流行芯片如AD7750、AD7755、CS5460A等相比，CS5463有測(cè)量改變多、測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槟芴嵘郎y(cè)