发布于：2007/6/5 8:58:44 | 431 次阅读
摘 要：介绍电能表IC ADE7754的管脚功能、内部功能框图、工作原理，及以ADE7754和微控制器等设计的三相电能表。
1ADE7754管脚功能
ADE7754有24条引脚，以SOIC形式封装。管脚排列如图1所示。
P1 CF，校准频率输出引脚，输出功率信息和用于电能校准；P2 DGND，数字电路参考地；P3 DVDD，数字电路的电源，5(±5%)V；P4 AVDD，模拟电路电源，5(±5%)V；P5～P10，IAP-IAN、IBP-IBN、ICP-ICN，电流通道模拟输入，按内部PGA的增益选择，差动输入电压为±0.5V、±0.25V或±0.125V；P11AGND，模拟电路参考地；P12 REFIN/OUT，基准电压的输入、输出引脚，片上基准的标称值为2.5(±8%)V，可接外部基准源；P13～P16 VN VCP VBP VAP，电压通道模拟输入，按内部PGA的增益选择，相对VN的输入电压为±0.5V、±0.25V或±0.125V；P17 RESET，复位引脚，此引脚逻辑低将使ADC和数字电路(包括串行接口)保持在复位状态；P18中断请求输出；P19-P20 CLKIN-CLKOUT，ADC和数字信号处理的主时钟，钟频规定为10MHz；P21 ，片选，4线串行接口之一，这个有效低的逻辑输入允许ADE7754与若干其他器件共享串行总线；P22 DIN，串行接口的数据输入引脚，在SCLK的下降沿输入数据；P23 SCLK，串行时钟输入引脚，所有串行数据的传送均与此时钟同步；P24 DOUT，串行接口的数据输出引脚，在SCLK的上升沿输出数据。
2ADE7754内部功能框图和工作原理
ADE7754的内部功能框图如图2所示。它是一种带有串行接口和脉冲输出的电能计量芯片。它含有6个二阶Σ-Δ ADC、基准电路、温度传感器、电源监控电路、计算有功电力和视在电力及以数字方式校正系统误差(增益、相位和失调等误差)所必须的信号处理电路。
来自电流传感器和电压传感器的电压信号经ADC转换为对应的数字信号，然后，电流信号经电流通道内的高通滤波器滤除DC分量，与经相位校正的电压信号相乘，产生瞬时功率；此信号经低通滤波产生瞬时有功功率信号；各相功率相加得到总的三相瞬时有功功率。对视在功率，ADE7754以类似的方式求得。不过，先测得电压、电流的有效值，然后相乘、相加，求得三相视在功率。三相有功功率和视在功率的输出都送入ADE7754内相应的寄存器。与此同时，ADE7754还按编程要求对三相瞬时有功功率信号进行变换和经CF引脚输出。
ADE7754带有一个由SCLK、DIN、DOUT和四个信号组成的串行接口。片内寄存器的内容均利用此接口刷新或读出。串行接口的写入时序和读时序与2002年第5期介绍的ADE7756的写、读时序大同小异。无论写入还是读出，数据传送都从将命令字节写入通信寄存器开始。以通信寄存器的位(W/R)决定接着执行的数据传送是写入(W/R=1)还是读出(W/R=0)，以6个LSB位(A5～A0)决定访问哪一个寄存器(ADE7756以5个LSB位决定访问哪个寄存器)。
表1是ADE7754片内寄存器的一览表。
3以ADE7754设计的三相电能表
图3是一种以ADE7754和8位单片机等构成的三相电子电能表原理框图。被测电压、电流经传感器调理后送ADE7754，经ADE7754处理，转换为功率/电能信息。单片机测出此信息并处理后送LCD显示和用户接口。电能表控制命令和帐单信息可以多种方式输入单片机或从单片机读出。单片机以输入的命令控制ADE7754的工作模式、测量模式、波形采样模式和中断模式等。其中，波形模式寄存器(0Ch)的功能与ADE7756的工作方式寄存器的功能相似，用来选择被测源(A、B、C某相的电压或电流)及波形采样的刷新速率(分别为26kS/s、13kS/s、6.5kS/s、3.3kS/s)等。ADE7754总的配置由写工作模式寄存器(0Ah)的命令决定。0Ah寄存器内每位的功能见表2。
表3概括了测量模式寄存器(0Bh)内各位的功能，它们分别用来选择检测周期、峰值和过零次数涉及的相。ADE7754对每相电力质量的监测功能见图4。
表4、表5概括了瓦特模式寄存器(0Dh)和VA模式寄存器(0Eh)每一位的功能(选择电能计算使用的公式)。
ADE7754中有3个与中断有关的寄存器：中断屏蔽寄存器(0Fh)、中断状态寄存器(10h)和复位中断状态寄存器(11h)。
中断状态寄存器用来决定中断源。当ADE7754内出现中断事件时，中断状态寄存器内的对应标志被置成逻辑高。如果中断屏蔽寄存器内的对应位也被设置为逻辑高，则引脚将为低。MCU为中断服务时，首先读中断状态寄存器(IRQ复位到它的缺省态)，以此决定中断源和执行对应的中断服务程序。中断事件发生之后，中断状态寄存器内的中断仍保持在逻辑高状态。直到读复位中断状态寄存器，才使中断状态寄存器内的中断状态复位到零。
中断状态寄存器、复位中断状态寄存器和中断屏蔽寄存器各位的含义见图5。
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