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多費率全電子數(shù)字電能表電路ADE7753

　�。币�言

　�。粒模牛罚罚担呈牵粒模勺钚拢笨罟δ芟冗M的數(shù)字電度表電路，這是１種帶串行接口和脈沖輸出的高精度有功和視在能量計量的集成電路。它集成了二階∑△ＡＤＣｓ、１個數(shù)字積分器（在ＣＨ１上）、１個參考電壓源，１個溫度傳感器，能對電壓、電流有效值（ＲＭＳ）計算，有功、無功和視在能量的測量（見圖１）。實際上ＡＤＥ７７５３是一個電能計量片上系統(tǒng)（ＳＯＣ）。

　　圖１　　　�。粒模牛罚罚担车膬�(nèi)部結(jié)構(gòu)

　�。残阅軆�(yōu)良的內(nèi)嵌數(shù)字積分器

　�。粒模牛罚罚担车钠瑑�(nèi)數(shù)字積分器能以優(yōu)良精度的數(shù)字積分作用，在頻域內(nèi)實現(xiàn)－２０ｄＢ／１０倍頻程衰減和固定－９０°相移。數(shù)字積分器的相頻響應(yīng)和幅頻響應(yīng)非常接近于理想情況。片內(nèi)數(shù)字積分器提供直接接口到ｄｉ／ｄｔ微分電流傳感器，從而省略外部的模擬積分器，保證極好的長期穩(wěn)定性，與高精度的電壓、電流通道相位匹配。ｄｉ／ｄｔ微分電流傳感器徹底消除了錳銅分流器不能完全隔離、存在寄生電感的缺點，也消除了傳統(tǒng)的電流互感器的相位誤差和大電流時過飽和的缺點，而且成本非常低廉，是理想的新一代電流傳感器，有望在寬量程、大電流、高精度的電能表中占優(yōu)勢地位�；�于電流傳感器的選擇，可以關(guān)斷和打開這個積分器。

　　３寬電流量程的ｄｉ／ｄｔ微分電流傳感器

　�。洌椋�ｄｔ微分電流傳感器是基于Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈原理的１個與傳輸初級電流的導(dǎo)線發(fā)生互感的電感器。Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈通常由空芯線圈構(gòu)成，因而在理論上不存在磁滯、飽和或非線性問題。Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈電流傳感器由環(huán)繞１根長直導(dǎo)線排列的匝數(shù)為Ｎ的矩形空心線圈組成，并且線圈與該導(dǎo)線中的電流所產(chǎn)生的磁場垂直。Ｒｏｇｏｗｓｋｉ

　　線圈的基本工作原理是通過互感效應(yīng)來檢測初級電流。Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈的輸出正比于電流對時間的導(dǎo)數(shù)，所以為了進一步進行信號處理，需要使用１個數(shù)字積分器將ｄｉ／ｄｔ信號還原成ｉ（ｔ）形式。利用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈ｄｉ／ｄｔ微分電流傳感器和ＡＤＥ７７５３電路構(gòu)成的家用電能表，其最大檢測電流可達２００Ａ。這種新型電能表的設(shè)計在很多方面都優(yōu)于用傳統(tǒng)電流檢測技術(shù)構(gòu)成的電能表。在１０００：１（６０ｄＢ）寬的動態(tài)范圍內(nèi)其線性誤差小于０．１％（見圖２）。

　　圖２　　　ｄｉ／ｄｔ微分電流傳感器的實物圖

　�。磳嵱玫碾娔鼙O(jiān)測和計量功能

　�。粒模牛罚罚担嘲�含１個至少保持若干秒滿負(fù)載累積功率的有功電能寄存器、視在電能寄存器和電壓、電流有效值，可通過串行口讀出ＡＤＥ７７５３的數(shù)據(jù)。它同時提供１個與有功能量成比例的脈沖輸出（ＣＦ）。除了有效值計算、有功和視在能量的信息外，ＡＤＥ７７５３提供１個有符號的無功能量信息和各種各樣的系統(tǒng)校準(zhǔn)特點，比如通道偏置校準(zhǔn)、相位校準(zhǔn)和能量校準(zhǔn)。它還集成了１個檢測線電壓高低跌落的檢測電路，可提前發(fā)出掉電和過壓預(yù)警。

　　ＡＤＥ７７５３具有可選正的累積模式，這樣，當(dāng)檢測到正能量時才進行能量的累積。當(dāng)空載時，內(nèi)部空載門限確保ＡＤＥ７７５３沒有輸出。過零輸出（ＺＸ）產(chǎn)生與線電壓過零同步的輸出信號，ＺＸ信號可用來測量線電壓周期，它還用于電路內(nèi)部有功能量和視在能量的周期校準(zhǔn)模式。這就能更快、更精確地校準(zhǔn)能量計算結(jié)果。該信號也可以用于與線電壓過零同步來切換繼電器，防止拉弧。

　　中斷請求輸出是１種漏極開路的低電平有效邏輯輸出。中斷寄存器用來指示中斷的種類，中斷使能寄存器控制／ＩＲＱ引腳的輸出。

　�。粒模牛罚罚担巢捎茫玻耙�腳的ＳＳＯＰ型封裝。

　�。担粒模牛罚罚担车闹饕�性能特點

　�。ǎ保┚�度高，可支持ＩＥＣ６１０３６和ＩＥＣ６１２６８。

　　（２）片內(nèi)數(shù)字積分器，具有ｄｉ／ｄｔ微分電流傳感器接口。

　�。ǎ常┨峁┯泄�、無功、視在功率能量值，采樣波形以及電壓和電流有效值。

　　（４）在１０００：１的動態(tài)范圍內(nèi)，誤差小于０．１％。（５）可選正有功能量有效累計。

　�。ǎ叮┯脩艨稍谄瑑�(nèi)設(shè)置線電壓浪涌閾值和線電壓跌落檢測。

　�。ǎ罚┛蓪崿F(xiàn)電源管理。

　�。ǎ福�對能量、相位和輸入偏移可進行數(shù)字校準(zhǔn)。

　�。ǎ梗┯衅瑑�(nèi)集成溫度傳感器（典型值±３℃）。

　　（１０）有與ＳＰＩ兼容的串行接口。

　�。ǎ保保┛稍O(shè)置脈沖輸出的頻率。

　�。ǎ保玻�擁有中斷引腳（ＩＲＱ）和狀態(tài)寄存器。

　�。ǎ保常┰诃h(huán)境條件變化很大和長時間使用條件下，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器能確保數(shù)據(jù)的高精度。

　�。ǎ保矗┚哂型獠窟^驅(qū)動能力的基準(zhǔn)電壓源２．４Ｖ±８％（溫度系數(shù)典型值為２×１０－５／℃）。

　　（１５）單５Ｖ電源，低功耗（典型值為２５ｍＷ）；

　�。ǎ保叮┎捎茫玻澳_ＳＳＯＰ型封裝。

　�。妒褂茫粒模牛罚罚担吃O(shè)計單相復(fù)費率電能表的參考方案

　　使用ＡＤＥ７７５３設(shè)計新一代的全電子數(shù)字復(fù)費率電能表可以滿足現(xiàn)代生活的需求。由于國家電力充沛和家庭用電量的猛增，電網(wǎng)晝夜平衡供電的最佳方案是黑白分時計價，為此，政府鼓勵居民和企業(yè)夜間多用電。我國也與發(fā)達國家一樣，正在大力推廣黑白分時電價，雙費率電能表成為電能表新的發(fā)展趨勢。上海市自２００１年起，５年內(nèi)需要６００萬臺黑白復(fù)費率電能表，電能表的電流容量正在向大電流方向發(fā)展。美國家用電能表的電流檢測范圍是幾ｍＡ到２００Ａ。巴西也要求電能表的電流檢測范圍從幾個ｍＡ到１００Ａ�，F(xiàn)有的電能表電流傳感器——低阻錳銅分流器、電流互感器和霍爾效應(yīng)傳感器已經(jīng)不能滿足這樣大跨度范圍采集的需要，急需１個體格小巧而對大小電流參數(shù)都能及時采集的新型電流傳感器。內(nèi)嵌數(shù)字積分器和具有眾多的實用電能監(jiān)測、計量功能，使ＡＤＥ７７５３成為新一代高性能全數(shù)字電能表的理想電路。