基于CSE7780设计的智能电能表旨在使设计方案更加合理,使之成为性价比更具优势的产品.本文对计量芯片CSE7780的性能特点和结构电路进行了分析,并从软、硬件两个方面给出符合国网智能电能表要求的设计方法.
1.符合国网新标准电能计量方案
CSE7780是一款高精度单相电能计量芯片,在动态范围(1500:1)内,非线性误差小于0.1%,提供两路电流有效值、一路电压有效值,在动态400:1的范围内,有效值误差小于0.5%.
该芯片能够提供有功功率、有功能量、电流有效值、电压有效值、线频率、过零中断等功能,以及提供全数字增益、相位、失调校准,有功能量脉冲从PF管脚输出.CSE7780通过一个SPI串行接口可以与外部的MCU进行通信;具有潜动阈值可调功能;内部具有电源监控电路,可以保障芯片的正常工作.CSE7780使用5V单工作电源,内置2.5V电压参考源,也可以使用外置的2.5V参考源.
CSE7780的内部功能结构框图如图1所示.在芯片工作时,将采样到的电流、电压信号先经过增益放大器,将采样信号放大,然后再通过高精度的Sigma-Delta、模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号,得到的数字信号通过低通滤波器、高通滤波器滤去高频噪声与直流增益,从而得到需要的电流、电压采样量化的数据.将这些数据相乘,经过低通滤波器输出平均有功功率;电流、电压量化后的数据通过平方电路、低通滤波器、开方电路得到电流、电压有效值.将有功功率按时间积分,计算出有功能量.通过能量频率转换器将得到的能量通过PF引脚输出,也可通过SPI总线获得经过数字信号处理得到的数字化数值.
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