内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用

摘　要：ADE7757是美国AD公司研制生产的高精度电能测量芯片。这种芯片非常适合动态范围大，干扰严重的测量系统。文中介绍了ADE7757的结构特点和工作原理，给出了ADE7757在电能测量仪表中的应用电路。

关键词：ADE7757；瞬时有功功率；平均有功功率

１　概述

　　ＡＤＥ７７５７是美国ＡＤ公司推出的高精度电能测量集成芯片。与原有的同系列ＡＤＥ７７５５相比，其芯片引脚较少，且内置了一个精确的振荡器电路来给芯片提供时钟。这就使得使用ＡＤＥ７７５７的仪表省掉了外部晶体或者共振器，因此可以降低总体成本。

　　该芯片的内部电路除了ＡＤＣ和参考电路是模拟电路外，其余均为数字电路，因此芯片在长时间与极端工作条件下具有卓越的稳定性与精度。

    ＡＤＥ７７５７可在低频输出引脚Ｆ１、Ｆ２上输出平均有功功率，并可直接驱动一个机电计数器或与ＭＣＵ的接口。而高频ＣＦ逻辑则可输出用于校准的瞬时有功功率。ＡＤＥ７７５７的基本特性和参数如下：

　　● 带有片内振荡器，可作为时钟源；

　　● 精度高，且与５０Ｈｚ／６０Ｈｚ的ＩＥＣ５２１／１０３６标准兼容；

　　● 逻辑输出引脚ＲＥＶＰ可用来指示可能的接线错误或负功率；

　　● 带有片内电源监视器；

　　● 采用单５Ｖ电源，功耗较低；

　　● 采用交流输入。

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２　内部结构及引脚功能

　　ＡＤＥ７７５７是１６脚ＳＯＩＣ封装，图１为其内部结构框图，各引脚的功能见表１所列。

表1 ADE7757的引脚功能

３　ＡＤＥ７７５７的原理特性

　　图１所示是ＡＤＥ７７５７的内部原理图，图中，两个ＡＤＣ电路将电流传感器和电压传感器送入的电压信号进行数字化。这个模拟输入结构大大简化了传感器接口电路，并提供了很大的动态范围，同时简化了滤波器的设计。电流通道（Ｖ１通道）的高通滤波器（ＨＰＦ）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。

　　有功功率的计算可由瞬时功率信号获得。瞬时功率等于电流与电压信号的乘积。

　　低频输出Ｆ１、Ｆ２可由有功功率的积累来获得。低频意味着在输出脉冲之间的长时间积累。因此，输出频率正比于平均有功功率。平均有功功率的信息积累（如用一计数器）可得到有功能量。相反地，ＣＦ脚输出高频率可缩短积累时间，其输出频率正比于瞬时有功功率。

３．１ 片内振荡器（ＯＳＣ）

　　ＡＤＥ７７５７的片内振荡器频率与内部振荡器的使能端ＲＣＬＫＩＮ的外接电阻成反比。外接电阻为５．５～２０ｋΩ时，振荡器可正常工作，但一般选用５．５～６．４ｋΩ的范围。当ＲＣＬＫＩＮ接６．２ｋΩ电阻时，内部振荡器的频率为４６６ｋＨｚ。因为输出频率是与振荡器频率直接成比例的，因此外接电阻必须具有低公差和低温度漂移等特性，以保证芯片的稳定性与线性度。

３．２ 电流与电压通道的模拟输入

　　通常电流传感器的电压输出可由通道Ｖ１接入ＡＤＥ７７５７芯片。通道Ｖ１是一个全微分电压输入通道，Ｖ１Ｐ是正极输入，Ｖ１Ｎ是负极输入。特殊应用时，通道Ｖ１的最大微分信号应小于