计量电路芯片介绍
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三相电能计量芯片 400hz
三相电能计量芯片400hz三相电能计量芯片，即用于度量三相电能的芯片，具有适用于400Hz频率的特点。
本文将从介绍三相电能计量芯片的原理和结构开始，然后探讨其在400Hz频率下的应用，最后分析其优势和前景。
首先，我们来了解一下三相电能计量芯片的原理和结构。
三相电能计量芯片是一种电子芯片，内部集成了多个功能模块，包括功率采样、AD转换、DSP计算等。
它通过采集三相电流和电压信号，进行一系列的运算和计算，最终得到准确的三相电能数据。
三相电能计量芯片的结构通常包括功率采样模块、信号处理模块、计算模块和通讯模块等。
功率采样模块负责采集电流和电压信号，并进行高精度的模数转换；信号处理模块对采集到的信号进行滤波、增益校正等处理；计算模块利用采集到的信号进行功率和能量计算，并提供相应的接口供外部读取；通讯模块负责与外部系统进行数据交互，实现远程数据传输和监控。
接下来，我们来探讨三相电能计量芯片在400Hz频率应用中的情况。
400Hz电力系统主要应用于航空航天、军事、舰船等特殊领域，要求系统稳定性高、精度要求高。
而传统的50Hz或60Hz电能计量设备往往无法满足这些特殊领域的需求，因此需要专门设计适用于400Hz频率的三相电能计量芯片。
在400Hz频率下，三相电能计量芯片需要克服高频率对精度和稳定性的要求。
一方面，芯片需要采用高精度的模数转换器，确保对电流和电压的采样精度；另一方面，芯片需要采用高速的信号处理和计算算法，确保数据的准确性和实时性。
此外，芯片还需要具备抗干扰和抗高温等功能，以满足特殊领域应用的需求。
三相电能计量芯片在400Hz电力系统中的应用是十分广泛的。
在航空航天领域，它被广泛应用于飞机和卫星的电能计量和监控系统中，实时监测电能消耗和电力负荷，确保系统的正常运行；在军事领域，它被用于战车、军舰等装备的电能管理和控制系统中，保障电力供给的可靠性和稳定性。
三相电能计量芯片在400Hz频率下的应用优势主要体现在以下几个方面。
三相计量芯片
三相计量芯片三相计量芯片是一种用于电力系统中进行三相电流和电压测量的集成电路芯片。
它能够实时准确地监测和计量三相电能使用情况，并能够通过接口与外部系统进行通信，实现电能的监控和管理。
三相计量芯片主要包括三个主要模块：电流测量模块、电压测量模块和数据处理模块。
其中，电流测量模块通过高精度电流传感器获取三相电流信号，并将其转换为电流值。
电压测量模块通过电压传感器获取三相电压信号，并将其转换为电压值。
数据处理模块通过算法对电流和电压的数据进行处理和计算，根据测量结果实现功率、电能以及功率因数等参数的计算和输出。
三相计量芯片的主要特点有以下几个方面：1.高精度测量：三相计量芯片能够实现高精度的电流和电压测量，通常能够达到0.1%的测量精度，在电能计量方面具有较高的准确性。
2.低功耗设计：三相计量芯片采用低功耗的设计，能够在监测和计量三相电能的同时，保持较低的功耗水平，减少对电力系统的影响。
3.智能接口：三相计量芯片具有智能接口，可以与外部系统进行通信，并能够通过通信接口实现电能数据的传输和管理。
4.稳定性和可靠性：三相计量芯片采用稳定的电路设计和可靠的电子元件，能够在各种环境条件下稳定工作，保证计量结果的准确性和可靠性。
5.多功能性：三相计量芯片不仅可以实现电能的计量，还可以实现功率因数的计算、需量管理和故障监测等功能，为电力系统的管理和控制提供了更多的可能性。
在实际应用中，三相计量芯片广泛应用于电力系统中的电能计量和监控系统、智能电力仪表以及电力管理系统等领域。
它能够有效地帮助用户监测和管理电能使用情况，提高电能利用效率，减少能源消耗，实现节能减排的目标。
同时，三相计量芯片还可以通过与其他智能设备的联动，实现对电力负荷的调控和优化，最大程度地满足用户的需求。
功率计量芯片HLW8012介绍及应用
功率计量芯⽚HLW8012介绍及应⽤功率计量芯⽚HLW8012介绍与应⽤⼀、引⾔HLW8012是深圳市合⼒为科技推出的单相电能计量芯⽚，可以测量有功功率、电量、电压有效值、电流有效值；SOP8封装，体积⼩，⼴泛应⽤于智能家电、节能插座，智能路灯、智能LED 灯等应⽤场合。
本⽂主要内容：1、HLW8012介绍；2、HLW8012应⽤硬件电路；3、HLW8012脉冲软件测量；4、HLW8012应⽤场合及展望。
⼆、、HLW8012介绍1、HLW8012主要特性（1）⾼频脉冲CF ，指⽰有功功率，在1000:1范围内达到±0.3%的精度（2）⾼频脉冲CF1，指⽰电流或电压有效值，使⽤SEL 选择，在500:1范围内达到±0.5%的精度（3）内置晶振、2.43V 电压参考源及电源监控电路（4）5V 单电源供电，⼯作电流⼩于3mA 2、HLW8012引脚图VDDVIPVINCF1SELV2PCF选择CF1输出电流/电压值/电压值图1芯⽚引脚图引脚序号引脚名称输⼊/输出说明1 VDD 芯⽚电源芯⽚电源2，3 V1P ，V1N 输⼊电流差分信号输⼊端，最⼤差分输⼊信号为±43.75mV 4 V2P 输⼊电压信号正输⼊端。
最⼤输⼊信号±700mV 5 GND 芯⽚地芯⽚地6 CF 输出输出有功⾼频脉冲，占空⽐50% 7, CF1 输出 SEL=0，输出电流有效值，占空⽐50%； SEL=1，输出电压有效值，占空⽐50%； 8 SEL输⼊配置有效值输出引脚，带下拉●模拟信号输⼊（1）V1P ，V1N 输⼊电流采样信号：峰峰值V P-P ：±43.75mV ，最⼤有效值：±30.9mV 。
（2）V2P 输⼊电压采样信号：峰峰值V P-P ：±700mV ，最⼤有效值：±495mV 。
●数字信号输出（1）⾼频脉冲CF （PIN6）：指⽰功率，计算电能；输出占空⽐为1:1的⽅波。
cse7758单项电度表电路芯片资料
CSE7758用户手册V1.0深圳市芯海科技有限公司2007年5月10日目录图形 (3)表格 (3)1主要特点 (4)2功能概述 (4)3原理框图 (5)4管脚定义及功能描述 (5)4.1 管脚排列 (5)4.2 管脚定义及功能描述 (5)5性能指标与实测结果 (6)5.1 CSE7758性能指标 (6)5.2 CSE7758实际测试结果 (7)5.2.1测量准确度 (7)5.2.2参考电压温度特性 (9)6芯片工作原理 (9)6.1 信号流 (9)6.2 功率因子影响 (10)6.3 非正弦电压电流输入 (10)7模拟输入 (11)7.1 电流通道 (11)7.1.1电压输入范围 (11)7.1.2电流传感信号接入方法 (11)7.2 电压通道 (12)7.2.1信号输入范围 (12)7.2.2信号接入方法 (12)8电源电压的检测 (13)9高通滤波与失调电压影响 (13)10功率到频率转换 (14)11输出频率与输入信号的关系 (15)11.1 F1、F2输出频率与输入信号的关系 (15)12电表应用时的参数设置 (16)12.1 锰铜采样电阻的选择 (16)12.2 输出频率与量程的关系 (16)12.3 F1，F2最大输出频率 (17)13F1，F2，CF输出时序 (17)14启动阈值电流 (19)15极限工作条件 (19)16CSE7758封装 (19)17附录1：电表设计时的参数设置 (20)17.1 第1步：首先计算电流通道最大输入电压V1Pp (20)17.2 第2步：计算最大输出频率 (21)17.3 第3步：计算电压通道的输入电压 (21)图形图1.C SE7758功能框图 (5)图2.C SE7758管脚图（顶视图） (5)图3.C SE7758精度测试电路 (7)图4.C SE7758测量精度（PGA＝16） (7)图5.C SE7758变频测试结果1（G＝16，PF＝1） (8)图6.C SE7758变频测试结果2（G＝16，PF＝0.8C） (8)图7.C SE7758变频测试结果3（G＝16，PF＝0.5L） (8)图8.C SE7758基准电压随温度变化图 (9)图9.C SE7758信号流图 (9)图10.电流通道接入方法一（电阻采样） (12)图11.电流通道接入方法二（电流互感CT） (12)图12.电压通道接入方法一（电阻分压） (13)图13.电压通道接入方法二（变压器感应）.......................................错误！未定义书签。
电能计量芯片工作原理
电能计量芯片工作原理
电能计量芯片是一种用于测量电能消耗的微型芯片。
它通常被安装在
电表中，以实时监测和记录电力使用情况。
以下是电能计量芯片的工
作原理：
1. 采集电信号
电能计量芯片通过连接到主要的供电线路来采集电信号。
这些信号包
括电压和电流，它们随着时间的推移而变化，因此需要实时采集。
2. 数字信号处理
采集到的模拟信号被转换成数字信号，并传输到计算机处理器中进行
处理。
数字信号可以更容易地存储和处理，并提供更高的精度和可靠性。
3. 计算功率
通过对采集到的数字信号进行数学运算，可以计算出当前使用的功率。
功率是通过乘以当前流过线路上的电压和电流得出的。
4. 累积能量
为了获得消耗总能量，需要将功率与时间相乘并累加。
这个过程由芯片内部完成，并将结果存储在内部存储器中。
5. 显示结果
内部存储器中存储了累积能量值，可以通过显示屏或其他通讯接口传输给外部设备进行显示或记录。
总之，电能计量芯片通过采集电信号、数字信号处理、计算功率、累积能量和显示结果等步骤，实现了对电能消耗的测量和记录。
3-计量芯片应用心得之选型篇
电能计量芯片应用心得之选型篇什么是计量芯片计量芯片是测量交流电信号的一类芯片，因最早是使用于电表产品，所以在行业内也俗称电表芯片，它可以统计用电负载的用电量、测量用电负载的功率大小和电流大小，以及市电的电压。
市电一般分为单相电和三相电，所以电表芯片有两大类，一类是单相计量芯片，一类是三相计量芯片。
随着近几年物联网行业的发展，许多智能产品除了增加无线通讯的功能外，在和市电使用相关的产品中，比如WIFI PLUG、充电桩、智能交通灯和火灾检设备等产品上面都增加了计量芯片，用于测量电能参数，因此电表芯片慢慢从工业应用产品走向了消费类应用产品。
计量芯片有哪些功能计量芯片最基础的功能是测量用电量、功率大小、有效电流和有效电压，这是计量芯片最基础的测量功能。
还有一些计量芯片除了基础的测量功能外，还可以测量功率因素、市电的线性频率、相角、过零点、视在功率等参数，这类计量芯片的功能比较多。
下表是列举了几类计量芯片功能分类下表是不同型号的计量芯片的性能和功能差异表以上我们基本对于计量芯片有一个初步的了解，也了解到计量芯片可以测量哪些电参数。
现在要回到我们的产品本身，根据产品的定义，要选择合适的计量芯片。
要做一个什么样的产品选定一款合适的计量芯片之前，我们要先知道我们需要设计一个什么样的产品，这个产品有哪些功能，需要用到计量芯片的哪些功能参数，才能实现这些功能。
目前市面上的计量芯片一般都能满足产品的大部分功能，只需要我们关注几个细微的指标,就能够做出判断。
下面给出一个简单的方法，将产品的功能进行分解，然后根据这些功能进行反向寻找，找出合适的计量芯片。
我们可以通过上面的顺序，对产品相关的指标进行分解。
1、刷新速率：是指产品需要的电量参数数据的更新速度;2、最小测量电流值：产品需要可以测量的最小的电流是多少mA?3、最小测量功率值：产品需要可以测量的最小的电流是多少W?4、准确度：产品需要的精度偏差允许范围是多少，比如1%以内，2%以内，或5%以内?5、电量测量范围：产品可以测量电压范围是，比如90V到265V?6、是否需要校准？校准是一个比较复杂的工序，有一些产品因为精度要求不高，比如不需要1%以内的精度，那么可以选用免校准的计量芯片。
一款多功能电能计量芯片简介(CS5463)
E211实验室
CS5463的分析及应用
汇报人：李贵玉 汇报时间：2017/9/28
CONTENTS
1 CS5463芯片概述 2 引脚及内部功能结构 3 工作原理与应用特点 4 典型应用电路 5 国内外产品简介 6 小结
什么是CS5463?
SSOP （ Shrink SmallOutline Package）:即窄间 距小外型塑封。
（Σ-ΔADC）、三个数字串行接口；CS5467 可为并发的两相测量提供两个电流通 道和两个电压通道，并有系统电平校准、温度感应、电压骤降、电流错误监测以 及相位补偿等特性。
国内生产电子电度表芯片的厂商主要有复旦微电子、上海贝岭、珠海 炬力等几家。
公司名称
国家/地区
主要(最新)芯片
复旦微电子股份有限公司
微处理器、片内闪存、LCD 驱动器、实时时钟和智能电池管理电路结合在一起， 允许电能表保持时间、检测温度变化、读出 LCD 数据并且完成其它的重要系统功 能。另外，还支持远程抄表系统、计时收费以及卸负载（当电源超载时切断某条 输电线的电流）等高级服务。
Cirrus Logic的电能芯片： CS5467 集成了四个 Sigma-流器接口
N
Qn
平均无功功率：QAVg
n1
N
单电源地参考信号 片内2.5V参考电压（最大温漂25ppm/OC）
S P 三角无功功率：QTr lg
2 2 Active
内带电源监视器
简单的三线数字串行接口
可以从串行EEPROM进行“自引导”，不需要微控制器
图1 CS5463引脚排列图
1脚XOUT： 2脚CPUCLK: 3脚VD+: 4脚DGND: 5脚SCLK: 6脚SDO: 7脚CS: 8脚MODE: 9脚VIN+: 10脚VIN-: 11脚VREFOUT: 12脚VREFIN:
CS5463的分析及应用
汇报人：李贵玉 汇报时间：2017/9/28
CONTENTS
1 CS5463芯片概述 2 引脚及内部功能结构 3 工作原理与应用特点 4 典型应用电路 5 国内外产品简介 6 小结
什么是CS5463?
SSOP （ Shrink SmallOutline Package）:即窄间 距小外型塑封。
（Σ-ΔADC）、三个数字串行接口；CS5467 可为并发的两相测量提供两个电流通 道和两个电压通道，并有系统电平校准、温度感应、电压骤降、电流错误监测以 及相位补偿等特性。
国内生产电子电度表芯片的厂商主要有复旦微电子、上海贝岭、珠海 炬力等几家。
公司名称
国家/地区
主要(最新)芯片
复旦微电子股份有限公司
微处理器、片内闪存、LCD 驱动器、实时时钟和智能电池管理电路结合在一起， 允许电能表保持时间、检测温度变化、读出 LCD 数据并且完成其它的重要系统功 能。另外，还支持远程抄表系统、计时收费以及卸负载（当电源超载时切断某条 输电线的电流）等高级服务。
Cirrus Logic的电能芯片： CS5467 集成了四个 Sigma-流器接口
N
Qn
平均无功功率：QAVg
n1
N
单电源地参考信号 片内2.5V参考电压（最大温漂25ppm/OC）
S P 三角无功功率：QTr lg
2 2 Active
内带电源监视器
简单的三线数字串行接口
可以从串行EEPROM进行“自引导”，不需要微控制器
图1 CS5463引脚排列图
1脚XOUT： 2脚CPUCLK: 3脚VD+: 4脚DGND: 5脚SCLK: 6脚SDO: 7脚CS: 8脚MODE: 9脚VIN+: 10脚VIN-: 11脚VREFOUT: 12脚VREFIN:
电能计量芯片原理芯片实现及校表-概述说明以及解释
电能计量芯片原理芯片实现及校表-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述电能计量芯片在现代电力系统中扮演着至关重要的角色，它是实现电能计量功能的核心部件。
本文将重点介绍电能计量芯片的原理、实现过程以及校表方法。
通过对这些内容的深入探讨，我们可以更好地理解电能计量芯片的工作原理和应用技术，为电力系统的安全稳定运行提供有力支撑。
同时，本文也将展望电能计量芯片在未来的发展方向，为读者提供更多的思路和启发。
希望通过本文的阐述，读者可以深入了解电能计量芯片的重要性，从而为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将介绍本文的概述、文章结构和目的。
在正文部分，将详细介绍电能计量芯片的原理、芯片实现过程以及校表方法。
最后在结论部分，将对本文的内容进行总结，展望电能计量芯片的应用前景，并得出结论。
整体结构清晰，逻辑性强，有助于读者全面理解电能计量芯片的相关知识。
1.3 目的目的部分的内容应该是明确指出本文的写作目的，即为读者介绍电能计量芯片的原理、实现过程和校表方法，帮助读者更全面了解该领域的知识。
通过本文的详细阐述，读者可以对电能计量芯片的技术背景、实现原理和校表方法有一个清晰的认识，进而促进相关领域的研究发展和应用推广。
2.正文2.1 电能计量芯片原理电能计量芯片是一种集成电路芯片，用于实现电能计量的功能。
其工作原理主要分为三个部分：输入信号采集、信号处理和数据输出。
首先，电能计量芯片通过采集电流和电压信号，并经过放大电路放大信号，然后通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
这些数字信号表示了电流和电压的实际值，并且经过一系列处理后得到了有关电能的计算数据。
其次，经过信号处理后的数据将进一步由电能计量芯片的内部逻辑电路进行处理。
内部逻辑电路主要包括数据存储器、运算单元、时钟信号生成器等部分。
这些部件相互配合，根据电能计量的算法进行数据处理和运算，最终得到电能的计量结果。
电能计量芯片汇总
电能计量SA9904B,1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单性价比高1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单、性价比高。
着重介绍SA9904B，ATT7026A及CS54633种三相电能计量芯片的工作原理，比较其性能指标，为合理选择电能芯片提供了有力的帮助。
2电能计量芯片SA9904B是南非微电子系统有限公司设计开发的一种电能计量芯片，ATY7026A是珠海炬力集成电路设计有限公司开发的电能计量芯片，CS5463是美国CRYSTAL公司推出的带有串行接口的单相双向功率／电能计量集成电路芯片。
这三者都用于三相多功能电能计量，均适用于三相三线制的具有50Hz 或60Hz标准频率的电网，支持电阻网络校表和软件校表两种方式。
由于电能计量、参数测量和数据读取是电能芯片的核心部分。
下面主要从有功计量、无功计量、视在功率／电能计量、有效值测量、中断和SPI接口6个方面介绍芯片原理。
2．1SA9904B简介SA9904B有20个引脚，PDIP封装，12个元暂存器。
SA9904B包含9个代表各相的有功电能、无功电能与电源电压的24位元暂存器。
第10个24位元暂存器代表任何有效相位的市频，包含3个位址以保存与SA9604A的兼容性。
3个位址的任何其一可用于存取频率暂存器。
每相位的有功与无功功率被积存于24位元暂存器。
被测电路的电能或功率不直接提供给用户，但是可以通过公式计算。
计算每相的有功或无功电能：电能每计数=(VRATED×IRATED)／320 000；计算每相的有功或无功功率：功率=VRATED×IRATED×N／INTTIME／320 000。
其中：VRATED为电表的额定电源电压，IRATED为电表的额定电源电流，N=相继读数间的暂存器数值差数(△值)，INTTIME为相继读数间的时间差值(单位为秒)。
若要求合相有功电能，只能通过程序对三相有功电能求和，或通过有功功率脉冲输出F50计数。
功率计量芯片应用方案
功率计量芯片应用方案功率计量芯片是一种能够测量电力系统中的功率参数的集成电路，广泛应用于智能电网、工业自动化、电力仪表等领域。
本文将介绍功率计量芯片的工作原理、应用领域及使用方案等内容，并阐述其在能源管理和电力监控中的重要性。
一、功率计量芯片的工作原理功率计量芯片主要由模数转换器、滤波器、数字信号处理器和数据接口等组成。
该芯片通过对电流和电压进行采样，并通过内部算法计算得出功率数据。
其中，模数转换器用于将模拟电信号转换为数字信号，滤波器用于削弱噪声影响，数字信号处理器用于实现功率计算算法，数据接口用于与外部设备通信。
二、功率计量芯片的应用领域1.智能电网：功率计量芯片可以在智能电网中实时监测电力系统的功率参数，如电流、电压、功率因数等，为智能电网的运行和管理提供支持。
2.工业自动化：功率计量芯片可以用于监测和控制工业生产中的电力消耗，实现对电能的准确计量和分析，为企业节能降耗提供参考依据。
3.电力仪表：功率计量芯片可以用于制造电力仪表，如电能表、电压表、电流表等，实现对电力消费的计量和监控。
三、功率计量芯片的使用方案1.选择适合的功率计量芯片：根据实际需求选择适合的功率计量芯片，考虑参数测量范围、精度要求、接口类型等因素。
2.嵌入式系统设计：将功率计量芯片与嵌入式系统相结合，实现对功率参数的采集、处理和传输。
3.数据存储与分析：将功率数据存储到数据库或云平台中，通过数据分析算法对功率参数进行处理和分析，为后续的能源管理和优化提供依据。
4.数据可视化：通过图形界面或移动应用程序将功率参数以图表形式展示，方便用户观察和分析电力消耗情况。
5.远程监控与控制：通过网络通信技术，实现对功率计量芯片的远程监控和远程控制，方便用户对电力消耗进行管理和调整。
四、功率计量芯片在能源管理中的重要性1.能源消耗监测：功率计量芯片能够对电力消耗进行准确测量和监测，为能源管理提供可靠的数据支持。
2.能源成本分析：通过对功率参数进行分析和统计，能够帮助用户了解电力消耗的成本分布情况，为能源成本的优化提供决策依据。
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电子式电能表计量芯片原理 与常用计量芯片简介
主讲人: 胡
2006－1－12 三星科技有限公司
宁
电子式电能表计量芯片原理与常用计量芯片简介
1．电能计量芯片的原理
电能表是电力部门计费的唯一工具，需保证其性能稳定性、 测量准确性和可靠性。目前已有大量的电子式电能表在实际运 行之中。电子式电能表的技术特性主要取决于电能计量集成电 路的特性，所以对电能表计量芯片进行研究，具有十分重要的 经济价值和理论意义。 电能计量芯片的计量原理主要分为模拟乘法器和数字乘法 器两大类: 模拟乘法器原理主要分为时分割乘法器原理和吉尔波特变跨 导乘法器原理两大类。采用时分割原理的电能计量芯片多数采 用电流平衡型时分割乘法器，利用脉冲宽度调制的方法完成运 算；代表性国产产品有上海贝岭电子公司的BL0931和BL0932 [5]。采用吉尔波特变跨导乘法器原理的电能计量芯片利用晶体 管的伏安特性完成运算，可实现两象限或四象限的线性乘法。
图1 ADE7751管脚定义图
图2 ADE7751电能计量电路原理图
ADE7755 在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳 定性。 ADE7755采用低成本 CMOS工艺，为电能测量提了供单芯 片的低成本解决方案。ADE7755的引脚F1和F2以较低频率输出 平均有功功率，F1和F2引脚上的输出脉冲频率能直接驱动单相 步进电机和机电式脉冲计数器，以及与MCU接口；瞬时有功功 率从CF引脚以较高频率输出，用于电能表校验或与MCU连接。 逻辑输出引脚 REVP 能指示反向功率或接线错误。 ADE7755 内 部相位匹配电路能保证电压和电流通道的相位始终是匹配的。 ADE7755内部的无负载阈值保证了ADE7755在无负载时没有潜 动，而电流通道中的PGA(可编程增益放大器)使得电能表可以采 用小阻值的分流电阻。 ADE7755 采用＋ 5V 单电源供电，功耗低 ( 典型值 15mW) ， 具有外部过驱动性能。ADE755内部有一个对电源引脚 AVDD的 监控电路，在AVDD上升到＋4V±5％之前，ADE7755一直保持 在复位状态。同样，如果AVDD降到＋4V±5％以下，ADE7755 也被复位，此时F1、F2和CF没有输出。
早期的电能计量芯片有的只是一个数据采集器，即使有DSP 引擎，功能也不强，和单片机系统的连接也只是提供高、低频 率的脉冲输出；单片机一般利用自身的计数器/定时器记取脉冲 数。目前的电能计量芯片(包括即将推出的)较以前的有了很大 不同，不仅有数据采集功能，还有被测电源系统的状态信息记 录功能；芯片对采集的数据进行了大量的加工和运算，直接给 出了需要的各种电量，如电压、电流、有功和无功功率(电能) 、相角和频率等量值；与单片机系统的连接一般采用SPI或I2C 串行口，把被测电源系统的过电压、过电流、欠电压、欠电流 、断相、错相、过零等状态利用中断和单片机系统交流信息。 此外，芯片一般有校正特性，如偏移校正、增益校正和相位校 正。单片机系统对寄存器写入一定的位值就能对电能表进行校 正，即软件校正。为了使电能表正常工作或者按某种需要方式 工作，单片机只要对计量芯片的控制器写入适当的控制字就可
小阻值的分流电阻。ADE7751采用＋5V单电源供电，功耗低 (典型值15mW)，具有外部过驱动性能。ADE7751内部有一个 对电源引脚VDD的监控电路，在VDD上升到＋4V±5％之前， ADE7551一直保持在复位状态。同样，如果VDD降到＋4V± 5％以下，ADE7751也被复位，此时F1、F2和CF没有输出。 ADE7751为24脚DIP和SSOP封装，图1是ADE7751管脚 定义图，有关ADE7751芯片的详细信息可参阅相关资料。目 前，ADE7751主要应用于各型单相电子式电能表，其典型电 能计量电路原理如图2所示。 2.2 ADI公司ADE7755：脉冲输出型单相电能计量芯片 ADE7755是一种高准确度专用电能计量芯片，用于单相 二线配电系统，支持50Hz和60Hz的IEC61036标准的要求。 在1～500的动态范围内误差小于0.1%，部分指标优于IEC61 036规定的准确度要求。 ADE7755只在A/D转换和基准源中使用模拟电路，所有其 他信号处理(如乘法运算和滤波)都采用数字方式进行，这使得
ADE7751 采用低成本 CMOS 工艺，为电能测量提了供单芯 片的低成本解决方案。 ADE7751具有一种新颖的故障检测设计，在45Hz～55Hz 线路频率下工作时，能对故障状态报警；同时 ADE7751 通过持 续监视相线和中线(回馈线)电流实现在故障期间继续准确计量。 当两路电流相差超过12.5%时即指示有故障，从而即使在故障期 间(如两线中有一线没有负载任何电流)，平均有功功率输出脚F1 和 F2 上 的 输 出 脉 冲 频 率 也 能 通 过 两 路 电 流 中 较 大 者 产 生 。 ADE7751 提供这种有效的方法以遏止电流回地的各种企图，对 于电能表窃电，这仍然时一种非常简单有效的方法。 F1 和 F2 引脚上的输出脉冲频率能直接驱动单相步进电机和 机电式脉冲计数器，以及与MCU接口；瞬时有功功率从 CF引脚 以较高频率输出，用于电能表校验或与 MCU 连接。逻辑输出引 脚FAULT和REVP能指示接线错误或故障状态。ADE7751内部相 位匹配电路能保证电压和电流通道的相位始终是匹配的。AD E7751内部的无负载阈值保证了ADE7751在无负载时没有潜动 ，而电流通采用
ADE7752为24脚SOIC封装，图5是ADE7752管脚定义图， 有关ADE7752芯片的详细信息可参阅相关资料。目前，ADE77 5 2主要应用于各型三相电子式多费率电能表，其典型电能计量 电路原理如图6所示。 2.4 ADI公司ADE7758：带SPI串行输出接口的脉冲输出型三相 电能计量芯片
图3 ADE7755管脚定义图
图4 ADE7755电能计量电路原理图
转换成频率，由引脚F1和F2输出，此逻辑输出能直接驱动机电 式脉冲计数器或MCU接口。CF引脚输出瞬时有功功率值，用于 电能表校验。 ADE7752采用低成本CMOS工艺，为电能测量提了供单芯 片的低成本解决方案。ADE7752的引脚F1和F2以较低频率输出 平均有功功率，F1和F2引脚上的输出脉冲频率能直接驱动步进 电机和机电式脉冲计数器，以及与MCU接口；瞬时有功功率从 CF引脚以较高频率输出，用于电能表校验或与MCU连接。逻辑 输出引脚NEGP指示反向功率或接线错误。 ADE7752内部相位匹配电路能保证电压和电流通道的相位 始终是匹配的；内部的无负载阈值保证了ADE7752在无负载时 没有潜动。 ADE7752采用＋5V单电源供电，功耗低(典型值60mW)，具 有外部过驱动性能。ADE7752内部有一个对电源引脚VDD的监 控电路，在VDD上升到＋4V±5％之前，ADE7752一直保持在 复位状态。同样，如果VDD降到＋4V±5％以下，ADE7752也 被复位，此时F1、F2和CF没有输出。
逐次比较型A/D转换器主要有四部分构成：一个比较器、一 个数模转换器、一个逐次逼近寄存器和一个逻辑控制单元。转 换中的逐次逼近是按对分原理、由逻辑控制单元完成的。在逻 辑控制单元的时钟驱动下，逐次逼近寄存器不断进行比较和移 位操作，直到完成最低有效位的转换。由于提高分辨率需要相
当复杂的比较网络和极高精度的模拟电子器件，难以大规模集 成，所以逐次比较型A/D转换器原理的电能计量芯片的测量等 级都不高。这一类型产品如南非Sames公司生产的SA91系列 单、三相电能计量芯片等。
(2)Σ-Δ原理A/D转换器 基于FIR(有限长单位脉冲响应)数字滤波原理的A/D转换器即 Σ-ΔA/D转换器。该芯片主要采取了增量调制、噪声整形、数 字滤波和采样抽取等技术，能够以较低的成本实现高线性度和 高分辨率，所以应用Σ-Δ原理的A/D转换器的电能计量芯片， 其测量等级都较高；又由于Σ-Δ原理A/D转换器是根据模拟信 号波形的包络形状来进行量化编码，对波形幅值的变化不敏感 ，所以此类电能芯片具有良好的电磁兼容性。这一类型产品如 美国ADI公司于1998年首先研制出的ADE7755系列产品；Crystal公司的CS5460，Atmel公司的AT73C500、AT73C501和 AT13C502系列产品等。
2．常用电能计量芯片
国内常用的一些电能计量芯片大致情况如下：用于电压、电 流等电量的数据采集器；脉冲输出的单、三相电能计量芯片；
内置串口的带DSP引擎及相关软件的单、三相多功能电能计量 芯片；防窃电电能表用单、三相电能计量芯片；带di/dt采样器 接口和DSP引擎的单、三相电能计量芯片；带内部精密振荡器 的电能计量芯片等。 以我公司各型电子式电能表为例，其电量数据的获取(即计 量电路的组成)主要由基于数字乘法器原理的专用电能计量芯片 实现和A/D转换器＋MCU的交流采样方式实现，以下分别作简 要介绍。 2.1 ADI公司ADE7751：片内故障检测型单相电能计量芯片 ADE7751是一种可检测故障的高准确度专用电能计量芯片 ，用于单相二线配电系统，支持50Hz和60Hz的IEC61036标准 的要求，在1～500的动态范围内误差小于0.1%，部分指标优于 IEC61036规定的准确度要求。 ADE7751只在A/D转换和基准源中使用模拟电路，所有其他 信号处理(如乘法运算和滤波)都采用数字方式进行，这使得ADE 7751在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性。
采用数字乘法器的电能芯片依据采样原理，采用过零同步采 样法，对一连续波形经 A/D变换器进行整周期数字采样，把连 续波形离散化，MCU根据均方根算法计算出电流、电压的有效 值，再相乘得出功率值。每一芯片有一独立的时基信号发生器， 功率值乘以时间就可完成电能测量。数字乘法器电能计量芯片 特点：能进行多种电参数的测量；当采样频率选择得当，可进 行非正弦信号的测量；动态响应速度慢，不适合对负载变化大 的信号进行测量；电能测量准确度级别一般为1.0~0.5级。 采用数字乘法器原理的电能计量芯片对波形进行数据采样 的A/D转换器主要有两类: (1) 逐次比较型A/D转换器
ADE7755为24脚SSOP封装，图3是ADE7755管脚定义图， 有关ADE7755芯片的详细信息可参阅相关资料。目前，ADE77 55主要应用于各型单相电子式电能表，其典型电能计量电路原 理如图4所示。 2.3 ADI公司ADE7752：脉冲输出型三相电能计量芯片 ADE7752是一种高准确度的三相专用电能计量芯片，支持 50Hz和60Hz的IEC60687和IEC61036标准的要求，在1～500的 动态范围内误差小于0.1%，部分指标优于IEC61036规定的准确 度要求。 ADE7752兼容三相三线Δ连接和三相四线Y连接。ADE7752 只在A/D转换和基准源中使用模拟电路，所有其他信号处理(如乘 法运算和滤波)都采用数字方式进行，这使得ADE7752在恶劣的环 境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性。 ADE7752计算六个电压信号(三个电流通道和三个电压通道) 的乘积，然后对乘积进行低通滤波，得到有功功率信息，再将其
主讲人: 胡
2006－1－12 三星科技有限公司
宁
电子式电能表计量芯片原理与常用计量芯片简介
1．电能计量芯片的原理
电能表是电力部门计费的唯一工具，需保证其性能稳定性、 测量准确性和可靠性。目前已有大量的电子式电能表在实际运 行之中。电子式电能表的技术特性主要取决于电能计量集成电 路的特性，所以对电能表计量芯片进行研究，具有十分重要的 经济价值和理论意义。 电能计量芯片的计量原理主要分为模拟乘法器和数字乘法 器两大类: 模拟乘法器原理主要分为时分割乘法器原理和吉尔波特变跨 导乘法器原理两大类。采用时分割原理的电能计量芯片多数采 用电流平衡型时分割乘法器，利用脉冲宽度调制的方法完成运 算；代表性国产产品有上海贝岭电子公司的BL0931和BL0932 [5]。采用吉尔波特变跨导乘法器原理的电能计量芯片利用晶体 管的伏安特性完成运算，可实现两象限或四象限的线性乘法。
图1 ADE7751管脚定义图
图2 ADE7751电能计量电路原理图
ADE7755 在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳 定性。 ADE7755采用低成本 CMOS工艺，为电能测量提了供单芯 片的低成本解决方案。ADE7755的引脚F1和F2以较低频率输出 平均有功功率，F1和F2引脚上的输出脉冲频率能直接驱动单相 步进电机和机电式脉冲计数器，以及与MCU接口；瞬时有功功 率从CF引脚以较高频率输出，用于电能表校验或与MCU连接。 逻辑输出引脚 REVP 能指示反向功率或接线错误。 ADE7755 内 部相位匹配电路能保证电压和电流通道的相位始终是匹配的。 ADE7755内部的无负载阈值保证了ADE7755在无负载时没有潜 动，而电流通道中的PGA(可编程增益放大器)使得电能表可以采 用小阻值的分流电阻。 ADE7755 采用＋ 5V 单电源供电，功耗低 ( 典型值 15mW) ， 具有外部过驱动性能。ADE755内部有一个对电源引脚 AVDD的 监控电路，在AVDD上升到＋4V±5％之前，ADE7755一直保持 在复位状态。同样，如果AVDD降到＋4V±5％以下，ADE7755 也被复位，此时F1、F2和CF没有输出。
早期的电能计量芯片有的只是一个数据采集器，即使有DSP 引擎，功能也不强，和单片机系统的连接也只是提供高、低频 率的脉冲输出；单片机一般利用自身的计数器/定时器记取脉冲 数。目前的电能计量芯片(包括即将推出的)较以前的有了很大 不同，不仅有数据采集功能，还有被测电源系统的状态信息记 录功能；芯片对采集的数据进行了大量的加工和运算，直接给 出了需要的各种电量，如电压、电流、有功和无功功率(电能) 、相角和频率等量值；与单片机系统的连接一般采用SPI或I2C 串行口，把被测电源系统的过电压、过电流、欠电压、欠电流 、断相、错相、过零等状态利用中断和单片机系统交流信息。 此外，芯片一般有校正特性，如偏移校正、增益校正和相位校 正。单片机系统对寄存器写入一定的位值就能对电能表进行校 正，即软件校正。为了使电能表正常工作或者按某种需要方式 工作，单片机只要对计量芯片的控制器写入适当的控制字就可
小阻值的分流电阻。ADE7751采用＋5V单电源供电，功耗低 (典型值15mW)，具有外部过驱动性能。ADE7751内部有一个 对电源引脚VDD的监控电路，在VDD上升到＋4V±5％之前， ADE7551一直保持在复位状态。同样，如果VDD降到＋4V± 5％以下，ADE7751也被复位，此时F1、F2和CF没有输出。 ADE7751为24脚DIP和SSOP封装，图1是ADE7751管脚 定义图，有关ADE7751芯片的详细信息可参阅相关资料。目 前，ADE7751主要应用于各型单相电子式电能表，其典型电 能计量电路原理如图2所示。 2.2 ADI公司ADE7755：脉冲输出型单相电能计量芯片 ADE7755是一种高准确度专用电能计量芯片，用于单相 二线配电系统，支持50Hz和60Hz的IEC61036标准的要求。 在1～500的动态范围内误差小于0.1%，部分指标优于IEC61 036规定的准确度要求。 ADE7755只在A/D转换和基准源中使用模拟电路，所有其 他信号处理(如乘法运算和滤波)都采用数字方式进行，这使得
ADE7751 采用低成本 CMOS 工艺，为电能测量提了供单芯 片的低成本解决方案。 ADE7751具有一种新颖的故障检测设计，在45Hz～55Hz 线路频率下工作时，能对故障状态报警；同时 ADE7751 通过持 续监视相线和中线(回馈线)电流实现在故障期间继续准确计量。 当两路电流相差超过12.5%时即指示有故障，从而即使在故障期 间(如两线中有一线没有负载任何电流)，平均有功功率输出脚F1 和 F2 上 的 输 出 脉 冲 频 率 也 能 通 过 两 路 电 流 中 较 大 者 产 生 。 ADE7751 提供这种有效的方法以遏止电流回地的各种企图，对 于电能表窃电，这仍然时一种非常简单有效的方法。 F1 和 F2 引脚上的输出脉冲频率能直接驱动单相步进电机和 机电式脉冲计数器，以及与MCU接口；瞬时有功功率从 CF引脚 以较高频率输出，用于电能表校验或与 MCU 连接。逻辑输出引 脚FAULT和REVP能指示接线错误或故障状态。ADE7751内部相 位匹配电路能保证电压和电流通道的相位始终是匹配的。AD E7751内部的无负载阈值保证了ADE7751在无负载时没有潜动 ，而电流通采用
ADE7752为24脚SOIC封装，图5是ADE7752管脚定义图， 有关ADE7752芯片的详细信息可参阅相关资料。目前，ADE77 5 2主要应用于各型三相电子式多费率电能表，其典型电能计量 电路原理如图6所示。 2.4 ADI公司ADE7758：带SPI串行输出接口的脉冲输出型三相 电能计量芯片
图3 ADE7755管脚定义图
图4 ADE7755电能计量电路原理图
转换成频率，由引脚F1和F2输出，此逻辑输出能直接驱动机电 式脉冲计数器或MCU接口。CF引脚输出瞬时有功功率值，用于 电能表校验。 ADE7752采用低成本CMOS工艺，为电能测量提了供单芯 片的低成本解决方案。ADE7752的引脚F1和F2以较低频率输出 平均有功功率，F1和F2引脚上的输出脉冲频率能直接驱动步进 电机和机电式脉冲计数器，以及与MCU接口；瞬时有功功率从 CF引脚以较高频率输出，用于电能表校验或与MCU连接。逻辑 输出引脚NEGP指示反向功率或接线错误。 ADE7752内部相位匹配电路能保证电压和电流通道的相位 始终是匹配的；内部的无负载阈值保证了ADE7752在无负载时 没有潜动。 ADE7752采用＋5V单电源供电，功耗低(典型值60mW)，具 有外部过驱动性能。ADE7752内部有一个对电源引脚VDD的监 控电路，在VDD上升到＋4V±5％之前，ADE7752一直保持在 复位状态。同样，如果VDD降到＋4V±5％以下，ADE7752也 被复位，此时F1、F2和CF没有输出。
逐次比较型A/D转换器主要有四部分构成：一个比较器、一 个数模转换器、一个逐次逼近寄存器和一个逻辑控制单元。转 换中的逐次逼近是按对分原理、由逻辑控制单元完成的。在逻 辑控制单元的时钟驱动下，逐次逼近寄存器不断进行比较和移 位操作，直到完成最低有效位的转换。由于提高分辨率需要相
当复杂的比较网络和极高精度的模拟电子器件，难以大规模集 成，所以逐次比较型A/D转换器原理的电能计量芯片的测量等 级都不高。这一类型产品如南非Sames公司生产的SA91系列 单、三相电能计量芯片等。
(2)Σ-Δ原理A/D转换器 基于FIR(有限长单位脉冲响应)数字滤波原理的A/D转换器即 Σ-ΔA/D转换器。该芯片主要采取了增量调制、噪声整形、数 字滤波和采样抽取等技术，能够以较低的成本实现高线性度和 高分辨率，所以应用Σ-Δ原理的A/D转换器的电能计量芯片， 其测量等级都较高；又由于Σ-Δ原理A/D转换器是根据模拟信 号波形的包络形状来进行量化编码，对波形幅值的变化不敏感 ，所以此类电能芯片具有良好的电磁兼容性。这一类型产品如 美国ADI公司于1998年首先研制出的ADE7755系列产品；Crystal公司的CS5460，Atmel公司的AT73C500、AT73C501和 AT13C502系列产品等。
2．常用电能计量芯片
国内常用的一些电能计量芯片大致情况如下：用于电压、电 流等电量的数据采集器；脉冲输出的单、三相电能计量芯片；
内置串口的带DSP引擎及相关软件的单、三相多功能电能计量 芯片；防窃电电能表用单、三相电能计量芯片；带di/dt采样器 接口和DSP引擎的单、三相电能计量芯片；带内部精密振荡器 的电能计量芯片等。 以我公司各型电子式电能表为例，其电量数据的获取(即计 量电路的组成)主要由基于数字乘法器原理的专用电能计量芯片 实现和A/D转换器＋MCU的交流采样方式实现，以下分别作简 要介绍。 2.1 ADI公司ADE7751：片内故障检测型单相电能计量芯片 ADE7751是一种可检测故障的高准确度专用电能计量芯片 ，用于单相二线配电系统，支持50Hz和60Hz的IEC61036标准 的要求，在1～500的动态范围内误差小于0.1%，部分指标优于 IEC61036规定的准确度要求。 ADE7751只在A/D转换和基准源中使用模拟电路，所有其他 信号处理(如乘法运算和滤波)都采用数字方式进行，这使得ADE 7751在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性。
采用数字乘法器的电能芯片依据采样原理，采用过零同步采 样法，对一连续波形经 A/D变换器进行整周期数字采样，把连 续波形离散化，MCU根据均方根算法计算出电流、电压的有效 值，再相乘得出功率值。每一芯片有一独立的时基信号发生器， 功率值乘以时间就可完成电能测量。数字乘法器电能计量芯片 特点：能进行多种电参数的测量；当采样频率选择得当，可进 行非正弦信号的测量；动态响应速度慢，不适合对负载变化大 的信号进行测量；电能测量准确度级别一般为1.0~0.5级。 采用数字乘法器原理的电能计量芯片对波形进行数据采样 的A/D转换器主要有两类: (1) 逐次比较型A/D转换器
ADE7755为24脚SSOP封装，图3是ADE7755管脚定义图， 有关ADE7755芯片的详细信息可参阅相关资料。目前，ADE77 55主要应用于各型单相电子式电能表，其典型电能计量电路原 理如图4所示。 2.3 ADI公司ADE7752：脉冲输出型三相电能计量芯片 ADE7752是一种高准确度的三相专用电能计量芯片，支持 50Hz和60Hz的IEC60687和IEC61036标准的要求，在1～500的 动态范围内误差小于0.1%，部分指标优于IEC61036规定的准确 度要求。 ADE7752兼容三相三线Δ连接和三相四线Y连接。ADE7752 只在A/D转换和基准源中使用模拟电路，所有其他信号处理(如乘 法运算和滤波)都采用数字方式进行，这使得ADE7752在恶劣的环 境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性。 ADE7752计算六个电压信号(三个电流通道和三个电压通道) 的乘积，然后对乘积进行低通滤波，得到有功功率信息，再将其