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基于ADE7758 和MCU的多相多功能电能测量电表

基于ADE7758 和MCU的多相多功能电能测量电表

点击数:7756 次   录入时间:03-04 11:59:32   整理:http://www.55dianzi.com   PIC单片机
  摘要 : 本文介绍基于 ADE7758 和 PIC 系列 MCU 的多相多功能电能测量电表,本文重点介绍 ADE7758 的引脚及设计要点、内部寄存器功能和工作原理 , 以及 ADE7758 与 PIC16F877 的中断接口时序。

关键词 :多相电能表; ADE7758 ; PIC

0 引言

    我国与发达国家一样, 随着电力供应市场化的逐步深入和计算机网络的快速普及和发展,为了缓解电力供应紧张的现状,正在大力推广分时电价,双费率电子电能表成为电能表新的发展趋势和需求热点。仅上海市自 2001 年起,五年内需要 600 万台复费率电能表。

    国外电能表正在向大电流、大动态的需求方向发展。美国模拟器件公司开发出一种体积小巧、动态范围可达 1000 : 1 的新型电能测量集成电路 ADE7758 ,该 IC 内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器( DSP ),具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能,正成为新一代高性能全数字电能表的理想芯片。

     截止到 2002 年 10 月, AD775X 系列全数字电能测量处理芯片在全世界的销量已超过 5000 万片。 ADE7758 是具有每相信息的多相多功能电能测量 IC 芯片,是美国 ADI 公司 2003 年 8 月推出的专用电能测量 IC 新产品。

 ADE775X 系列电能测量专用集成电路芯片的推出 ,   不仅简化了 电力测量新应用模块的设计难度,可做到全电子或真正固体化、静止化 , 以有利于提高性能,降低成本;还可以利用现有的电话线、专线、高频无线电调制解调器、光缆、低压配电线载波等技术手段完成自动抄读表、分时电价、实时电价、多功能计量、预付费等扩充应用功能。使电能计量具有高精度、高可靠性、免维护和双向通讯功能,适应电力市场化下的电力公司提供新的增值服务。    

    ADE7758 是一款功能先进的数字电能表芯片,它与 单片机 PIC16F877 、 LCD 模块、电源等构成的一种多费率电子电能表电路见图。 ADE7753 通过串行接口与单片机通信,接收单片机控制,实现多费率计量。

1  ADE7758 引脚功能及设计要点

ADE7758 引脚功能分布参见图 1 。

⑴   APCF :有功功率校正频率逻辑输出引脚。

       该引脚的输出主要用于校准和操作的目的。满刻度输出频率可以写入 APCFNUM 和 APEFDEN 寄存器中。

⑵   DGND : ADE7758 数字电路部分参考地端,例如乘法器、滤波器、数-频转换器的地端。

        由于 ADE7758 中的回路电流很小,可以直接跟整个系统的模拟地端( AGND )相连,但是 DOUT 端的大总线电容产生的数字噪声电流可能会影响其性能。

⑶   DVDD :数字电源。该引脚为 ADE7758 数字部分提供电压源。

      电压维持在 5V±5% 。该引脚可用一个 10μF 的电容和一个 100nF 的瓷片电容并联后进行去耦合。

⑷   AVDD :模拟电源端。该引脚为 ADE7758 模拟部分提供电压源。电压维持在 5V±5% 。

       该引脚应该采用正确的去耦方法,尽量减小电源波动和噪声。该引脚用一个 10μF 的电容和一个 100nF 的瓷片电容并联后,再连接到 AGAND 引脚来去耦合。

⑸~⑽  IAP , IAN ; IBP , IBN ; ICP , ICN :电流通道模拟输入。

        这些输入是全差动电压输入,最大的差动输入信号为 ±0.5V , ±0.25V , ±0.125V 。根据内部放大器的增益选择,来设定输入电压的最大值,增益选择放大器的增益由 PGA 寄存器来设定。所有的输入引脚均能承受 ±6V 的过电压而不会造成永久损坏,并具有静电释放保护电路。

(11)   AGND :模拟电路部分的参考地端。

        该引脚为内部的 ADCS 、温度敏感元件、参考电压端等部分的参考地端。该引脚应该连接到系统的标准模拟地或者干扰最小的接地参考点。干扰最小的接地参考点应该跟所有的模拟线路相连。为了减小 ADE7758 的地端噪声,模拟地端应该和数字地端只用一个点来连接。也可以把整个器件都安放在模拟接地面上。

( 12)   REFIN/OUT :该引脚是片上基准电压。

        片上基准电压标称值为 2.5V±8% 。外部参考端也可以与该脚相连。无论是否连接外部参考电压端,该引脚都应该用一个 1μF 的瓷片电容跟 AGND 端连接以去偶合。

(13)~(16)   VN , VCP , CBP , VAP :电压通道的模拟输入。

        这些输入是单端电压输入,最大信号电压为 ±0.5V ,(相对于 VN 端)。可以通过内部寄存器 PGA 选择输入信号的最大值为 ±0.5V , ±0.25V 或者 ±0.125V 。所有的输入引脚均能承受 ±6V 的过电压而不会造成永久损坏,并具有静电释放保护电路。

(17)   VARCF :复功率校准频率逻辑输出。

        通过设置 WAVMODE 寄存器的 VACF 位来选择输出复功率或者视在功率。该输出常用于电能表的校准。满刻度输出可以通过写入 VARCFNUM 和 VARCFDEN 寄存器的数值来调节。

(18)   IRQ :中断请求输出。低电平有效的开漏极逻辑输出端。

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