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IC资料-电能计量芯片CS5463及其应用_图文

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阳 宪惠

上 海科 学 技 术 出 版社
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现场总线技 术及 其应 用 邵 如平 刘 定球 等
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清华大学 出版社

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作者简介 刹嗽 东

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大 连理 工 大学机 械学院 徽 电子 中心 硕 士 研 究

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总线技术 的 智能节 点研究

与开 发

淮阴 工 学 院学报

现场 总线和奄 能拉 例 陈 星 男 剐 教授 大连理 工 大 学机俄学院 报动 工 租研 究所刹所长 硕 士 生 导 师 主 要研 究方 向 现 场 总践
主 妥研 究方 向




和 白动 拉 创

作者声明

愿 自 将本丈 稿 侧梢 为 仪 器 仪表 用 户 杂志 爱心 助 学基金





文章编号



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新 型 电 能计 量 芯 片
余新 拴
陕 西 理 工 学院 电 气 工 程 系
公 司 新近推 出 的 单相 双 向功 率 电 能计 是美 国 摘要 的 工 作 原 理 应用特 点 主 要功 能及 典型 集成 电路芯 片 介绍 了 应用 由 于很 多功 能都在单芯 片内实 现 采用 设 计 电 能侧 仪裹可 以提 离 电路的称定 性 也有利 于 简 化设计 缩 短 开 发 降低 成 本
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及 其应 用
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陕西 汉 中


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接 口 电路 数 字 频率转 换器 寄存器 等 模 拟 数字信 号 处 理 单 元 其基 本 结构 如图 所 示 电流 电压 模拟输入 通 道包含 了可
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关健 词 中圈 分 类 号



功 率洲 电能侧 文献 标 识 码

串 行接 口










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编程增 益 放大 器 和 】 滤波器 将 电流传感器和 电压 传感器送 人的 琅 电压 信号进行数字化 这种模拟 输人 结构 简化 了滤 波器 的设计 同 时大大 简化 了传感器 接 口 电路 并提 供 了很大 的动 态范 围 电流通 道 的高通 滤波 器 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 模 拟输入 通 道 的差分 电压 信 号 输 人 满量 程 输 入 为 士 包含的片 内温 度 传感 器 可 以在 较 大 的温 度 范围 内对 测量 元 件进行温 度补偿 和校准


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概述
公司 推 出 的多功能 高精度 电能 测 集成芯 片 该 片 续 了 助 公 司 广 受欢迎 的 粼刃 产 品 引脚完 全 兼容 而且 新增 了测 印 的功能 与 量 有功功率 无 功功 率 功率 因数 基本 和 谐波 电能 线 庵频率 是 美国
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川延 芯




工 作原 理 与应 用 特点 传输 函 数
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视在功 率等功 能特性 芯 片 带 有 与 微控 制器交换数据的双 向 串行 接 口 并包括 一 个片上 温度 传感器 有助 于 设计 师调整温度
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各种测 参数均 以相对 与最大测童值 的 百分 数形 式表 示 有 符 无 符号量 为 号 为 提供 表 征有功 电能 可表 征 无功 电能或 等 个能盘脉冲输 出端 功 可 由操 电能极性 具体 由操作模 式寄 存 器 的 位设 定 作模式 寄存器的 位 设 定 具体情况 见 表
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漂移误差和 增强系统的测盘精度



引 脚 的配


的输 出 模式 式 无 功 电能
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引脚 及 内部功 能结构




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脚 封装 形 式 其 引 脚 排 列 见 如 图 所 乡场 芯 片 内部 集成 有模数 转 换 器 高通 数字 淹波器 串行

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的输 出频率 正 比于 所 配 置 的测 量 参 数 以能 量 脉冲 输 出 端信号 为例 输 出频率 正 比 于 系统输 入 的 有功功 率 表示 其愉出频率的传 输 函 数 为
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引脚排列 圈

的平均频率 电压 有效值 电压增益 电流有效 山州沁此 由公式 户吐哭 劝 , 值 电流增益 功率因数和 参考 电压 面识助正叩以几刃均瓜期 比 」 定 由传输 函数确定的 最 大输 确
别为有功电能脉冲
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收 稿 日期

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? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.cnki.net

仪 器 仪表 用 户
内部寄 存器 的 寄存 器 组 织 结构 图 描述 了 内部 集 成 了包括 配 置 偏 置 增 益 脉 冲 速率 状态和 控 制参数 等 个 用户可 访 问的 寄存器 还 集 成 了 串行 口 发送 接收 寄存器和 一 个命 令 解 释 状态 机 所 有 寄存 器 都 是 位 这 些 寄 存 器 用来完成 对 的 设置 采集 数据 的 存储 和 串行 口 输人输 出的控制 各 寄 存器 作 用及 其地 址 分 配 见 参 考 文献 〔



应 用 实例 尹
应 用 电路
可 以很 方 便地 构成 一 个完 整 的 低成本 微功耗 的 利用 肠 电能测里仪表 图 为其在单相多功 电表中的应 用 电路 给 电源 电压 电流 采样 电路 把所输入 的大电压 大 电流 提供 可 接 受的小 电压信 号 电压通道输入 范围为 引 信号转变成 或 相 应 的输 电流通 道根 据 增益 设 定 的 不 同 为 人 电压 范 围为 巧伪 或 伪 测得 采样 电路输人 的 电压 电流瞬时值 并据此 由 内部 的电能计算 引擎 计算 出 电压 有效 值 无 功功率 电能等 侧 童 值 并按 类型存 人 相应 寄存器 中 从 电能脉冲 输 出引脚 输 出相应频 率的 脉冲 通 过步进 电机 驱动 字盘记度 器走 字 利用 测 瞬 时 电流 瞬 时 电压 瞬时功率 电能 以及 电压 和 电流 的 有 效值 测量 结果 将 以 位 有 符 号或 无 符 号形 式 存 储 在 内部 寄存器 中 通过 与 微控 制 器 连接 方 式 单片机通 过 双 向串行 接 口 读取测童 的 电压 电流 及功率等数据 将测得的 数 据保存到 非易失 性存贮 器 内 并送 显 示 同时 可 以通 过通 信接 口 电路 将 这些数 据 上 传给 电能 管 理信息 系统 和 提供 校准 在精度 和 线性度要求 高的地 方 数 据 采 集前应 先进 行 增 益 偏移校准 无论是 还是 校准 用 户 都 必 须 提 供 正 确 的 满童程信 号 以及 参考地 电平 以分别完 成系统增 益校准和 系统偏移校 准 用户提供 的 校 准信 号 的 差 分 电压必 须 限 定在 一 定的电压 输人 范 围 内 通 过使用温度 寄存 器 温 度 补 偿 寄 存 器 和温 度 增益寄存器 来 完 成 状态寄存器 的 位指 示温 度 更 新 为提高温度 范 围 的效 果 可 以设 置 初始 化后 进 行零点漂 移补偿
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串行接 口 与操作命 令
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硬件 寄 存器 答 软件 寄存答

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描述 了

的 拼存 路组 织 结构






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串行数 据 条控 制线 串行时钟 〔 和 片选 输人 串行数 据 输 出 如果片选直 接 与逻辑 相连 接 则 只 需 要 条 线 就 可 以完 成 串 行 口 的操 作 的串行接 口 部 分集成 了 发送 接收缓冲器 上 电复位后 串 口 初 始化为命令模式 等 待接 收有 效 的命令 输 人 串 口 的 前 位 数 乡拓 执 行相 应 的操作 指 示 转 据 根据对有效命 令 的解码 换器 执 行 系统操 作或 从 内部 寄 存器 输 人或 输 出数据 一 个 数 据 的传输 总是从 向串行 接 口 的 发送 位 命 令 开 始 周期 的 当命令 中包括 一 个 写入 操 作 时 在 其 后 的 个 引 脚 读 入 串行 数 据 当 发 出一 个 读 取 命 令 内 串 口 将 持续 从 时 串 口 将 根 据 发 出 的 命 令 在其 后 的 周 期从 个 引脚 上 串行 输 出 寄存 器 内容 闷 的操 作是通 过 向其 传 输 命 令 字 来 实 现 的 取刃 对 印 夕拓 有 种 命 令 控 制 命令 同 步命 令 和 寄存器 读 写 命令 提供 了寄存器 的读 写 和 校准控制等操作 命 令 所有 的命令 长度均 为 个字节 例 如 寄存器 读 写 命令 格式如下 位


串口 包括
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的命令是 叙 按照 该格式 向页 寄存器 写入 这 个 命 令 对 完 成 页 寄 存器 访 问 在 个 地址 寄存 器 的 读 取 被加 载 到 输 出缓 冲 区 在 第
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写 人 数据 被 传输 到 输 入 缓冲 区

应用特 点
采用 制造 工 艺 功耗低 集成 度高 组成 电能 表 所需 的外 围器 件少 同 时 片 内集 成 有 电能 电压 真有 效值 电 流 真 有 效值的计算和 电能脉 冲 转换功能 基 于 该 芯 片的电表配里灵 活 应用方便 是新型 电能表 开 发的一 种非常可 行 的方案 该芯 片
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应 用 电路

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结论
通 过 上 述分析 作为测 量 电量原始 信 号的 核心 器 件 有测量 变 多 测盘数据 准确 抗干 扰性 能好 等优 点 能提高数据 测 盈 的准确性 该 芯 片 为数 字 电表 设 计提供 了适 用于 新 一 代 电能测 盘应用产 品 的简易升级选 择 利 用 片 上 电表 芯 片 外接单片
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的 基 本功能和 突 出特 性 如下 可 提供 误 差范 围 为读 数 的 士
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动 态范围超 过





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数 线性度 测量 有 功 电 能 无 功 电 能 视在 电能 瞬 时 电压 瞬 时 电 流 瞬时功率 电压 有 效 值 电流有 效 值 有 功 功 率 无 功功率
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功率因 数

基 本 和 谐波 电能 线路频率 等 参数 系统 校准和 相位 补偿 功 能 配 合 实现 系统 具有 多 样化的配 置方 式 可 与 争
,




视 在功率



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机 分流器 或 电流 互 感器 电阻分 压器或 电压 互 感器 设计 电能测量 仪 表 可 以用来 精确 测 量 电能 瞬 时 功 率 电流有效值和 电压 有 效 值 等 电参 数 它 不 仅新增 了视在 功率 和 无功功率等 功能 可 以增 强 仪表功能 而且 具有较为 简单 的 电路 结构 所 需的单片机 资源 也很 并 将 降低 新一 代 电表 的成本 大 大提高 少 因此 可 缩短 开 发时 了测量仪 器 性能指标 和 性 价 比
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参考文 献 』
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功能 电压

电流实 时监 控

当 电压 低 于 临 界 电压 或高 于 阔值 电压



泌 玩


自动

黄玲
陈立 周

高 中文
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基 于 电 能 计派 芯 片

,

今刃 的 电子 式 电能表

时报 警

电压 过 零 检测 灵活 的数字 校准 和 补偿方式


对 每一 通道增 益 补偿





化 与 仪 器 仪表

温度 补

电气测里
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机械 工 业 出版 社

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功率补偿 相位校准 〕 与 目前 比较流行 的电表芯片如 等相 比 有 测 量变量 多 测 量数 据 准确 抗千 扰 性 能好 等
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作者 简介 余断 检 男 面 的 教 学与 研 究 工 作 作者 声明 金 作 者声 明

侠 西 理 工 学院

主 要 从 事 嵌入 式 系统 与 电 气 浏 试 方


优点

自愿 将 本 文 稿 酬 相 为

仪 器 仪表 用 户 杂志 爱心 助 学基

欢 迎订 阅 欢 迎 撰 稿 欢 迎 发布产 品 广 告 信 息

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