EDN China > 技术文章 > 测试与测量 > 通用测试仪器 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图) 内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用

来源:电子产品世界?? 2006年02月02日 ?? 收藏0

?????? 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。

ADE7757内部结构图

ADE7757的引脚功能

  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。

通道V1的典型连接电路

  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也是一个全微分电压输入通道,V2P是正极输入,V2N是负极输入。其最大微分信号为±165mV。输入电压以AGND为参考。通道V2的典型连接电路见图3。典型情况下,ADE7757相对于中性线有一个偏差,可用一个电阻分配器提供一个正比于线电压的电压信号。另外,调整Ra,Rb,Rf的比例也是调整仪表增益刻度的有效方法。

通道V2的典型连接电路

  3.3 数/频转换

  如前所述,低通滤波器(LPF)的数字输出中包括有功功率信息。然而由于LPF不是理想的滤波器,因此输出信号还包括有削弱了的线频率及其谐波成分cos(hωt),其中h=1,2,3……。由于瞬时功率计算的原因,主要谐波成分为线频率的两倍,即2ω。实际上,LPF输出的瞬时有功功率信号仍包括了大量的瞬时功率信息,例如cos(2ωt)。

  此信号被送入数字频率转换器并经过积累,即可得到输出频率。信号的积累可以减少瞬时有功功率信号中的任何非直流成分。另外,由于正弦信号的平均值为0,因此ADE7757产生的频率与平均有功功率成比例。

  频率输出CF随着时间而变化的原因主要是瞬时有功功率信号中的cos(2ωt)成分所致。CF输出的频率可以达到F1和F2输出频率的2048倍,这个高频输出是在数字转换为频率时积累了很短的时间而产生的。积累时间很短意味着只包括很少的cos(2ωt)成分,这就使得一些瞬时有功功率信号通过了数字频率转换器。这在实际应用中不成问题,因为当CF用作校准时,频率将会通过频率计数器来平均,由此去掉波纹。


上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

振荡器? 电能? 测量?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈