ADE7758_B_CN

第1页共94页张龙所有2006-11-20美国模拟器件公司（ADI）ADE7758三多相多功能电能计量IC(张龙更改)（含各相信息）第2页共94页张龙所有2006-11-20目录特征概述功能模块技术指标时序特征时序图表极限参数静电放电（ESD）警告引脚配置和功能描述术语典型性能特征测试电路工作原理防混叠滤波器模拟输入电流通道模数转换器（ADC）di/dt电流传感器和数字积分器峰值电流检测过载电流检测中断电压通道模数转换器（ADC）过零检测相位补偿周期测量线电压骤降（SAG）检测骤降电平设定峰值电压检测相序检测电源监视基准电路温度测量有效值计量有功功率计算无功率计算视在功率计算电能寄存比例波形采样模式校准校验和寄存器中断与MCU配合使用中断中断时序串行接口第3页共94页张龙所有2006-11-20串行写入操作串行读取操作访问片内寄存器寄存器通讯寄存器操作模式寄存器（0x13）测量模式寄存器（1×14）波形模式寄存器（0×15）计算模式寄存器（0×16）线循环累加模式寄存器（0×17）中断屏蔽寄存器（0×18）中断状态寄存器（0×19）/复位中断状态寄存器（0×1A）外部尺寸定购指南历史修改记录2005年11月由版本A修改为版本B2004年9月由版本0修改为版本A修改表1修改十六进制计数法修改图23的标题修改特征表修改电流波形增益寄存器部分修改规格表修改di/dt电流感应器和数字积分器部分修改图25修改相位补偿部分增加模拟输入部分的内容修改图57增加图36－37，后面的图片重新排序修改图60修改周期测量部分修改温度测量部分和有效值测量部分修改峰值电压检测部分插入表6增加图60修改电流有效值偏移补偿部分修改电流有效值偏移补偿部分，编辑有功功率频率输出部分插入表7增加图68，后面的图片重新排序增加公式17修改无功功率频率输出部分修改电能累加模式部分增加图73，后面的图片重新排序修改无功功率计算部分修改使用脉冲输出进行增益校准例子增加公式32修改公式37修改电能累加模式部分修改使用脉冲输出进行相位A的样本对相位校准修改无功功率频率输出部分修改公式56－57修改视在电能计算部分增加ADE7758中断部分修改校准部分修改有效值偏移样本对校准部分修改图76－图84增加表20的内容修改表15修改表16修改定购指南第4页共94页张龙所有2006-11-20特点高准确度：支持IEC60687，IEC61036，,IEC61268,IEC62053-21,IEC62053-22,和IEC62053-23标准。适用于三相/三线，三相/四线和其它三相系统。温度在25度时，在1000:1的动态范围内，有功电能误差小于0.1%。提供有功电量/无功电量/视在电量，电压有效值，电流有效值和采样波形数据。两路脉冲输出，一为有功功率，二为无功率或视在功率，带频率编程功能。数字功率，相位和有效值偏移校正。提供线电压骤降（SAG）和电压检测的片内用户可编程阈值电压。片内数字积分器可以直接连接di/dt电流传感器。电流通道上的可编程增益放大器（PGA）允许直接连接电流分流器和电流互感器。带中断请求输出功能的SPI®兼容串行接口。专利模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP）技术保证在各种环境和时间条件下的高准确度。2.4伏基准电压（温度系数典型值30ppm/°C），带外部过载功能。5伏单电源，低功耗（典型值70毫瓦）。概述ADE7758是一款高准确度的三相电能计量芯片，带有两路脉冲输出功能和一个串行接口。ADE7758集成了二阶∑-D模数转换器,数字积分器，基准电路，温度传感器，以及所有进行有功，无功和视在电能计量以及有效值计量所需的信号处理元件。ADE7758适用于计量各种三相配置条件下的有功，无功和视在电能，如WYE和DELTA系统，包括三线和四线制。ADE7758为各相提供系统校准功能，包括有效值偏移校准、相位校准、功率校准。APCF逻辑输出提供有功功率信息，VARCF逻辑输出提供瞬时无功率或视在功率信息。ADE7758中具有波形采样寄存器，它可以对模数转换器的输出进行访问。该器件集成了一个用于短时低电平和高电平变化的检测电路，变化的阈值电压和持续时间（即半周期数）由用户编程决定。三相中的任一相的线电压过零检测与电压过零点是同步的，过零检测的结果可用于测量三个电压输入中任意一个的周期。也可用于内部芯片的线循环（LINECYCLE）电能累加模式。该模式使电能累加与半周期的整数倍同步，以此实现更快更准确的校准。数据通过ADE7758的SPI串行接口读取。中断请求输出（IRQ）为开漏极，低电平有效。在ADE7758中出现一个或多个中断事件时，IRQ输出变为低电平。通过状态寄存器显示中断事件的性质。ADE7758采用24引脚小外形封装（SOIC）。第5页共94页张龙所有2006-11-20功能模块图一技术指标模拟电源端（AVDD）=数字电源（DVDD）=5V±5%,模拟地端（AGND）=数字地（DGND）=0V,使用片内基准源,CLKIN=10MHzXTAL,温度范围为−40°C至+85°C。表1参数(1)(2)规格单位测试条件及注释准确度有功电能测量误差（各相）0.1％典型值动态范围1000：1各通道间的相位误差（PF＝0.8电容）±0.05昀高°相位超前37°（PF＝0.5感应）±0.05昀低°相位滞后60°交流电电源电压抑制AVDD=DVDD=5V＋175mVrms/120Hz输出频率变化0.01％典型值V1P=V2P=V3P=100mVrms直流电电源电压抑制AVDD=DVDD=5V＋250mVdc输出频率变化0.01％典型值V1P=V2P=V3P=100mVrms有功电能测量带宽14kHzIRMS（电流有效值）测量误差0.5％典型值动态范围500：1IRMS测量带宽14kHzVRMS（电压有效值）测量误差0.5％典型值动态范围20：1VRMS测量带宽260Hz第6页共94页张龙所有2006-11-20模拟输入见模拟输入部分昀大信号电平±500mVmax差分输入输入阻抗（直流）380kΩminADC失调误差（3）±30mVmax未校准偏移，见术语部分增益误差（3）±6％典型值外部2.5伏基准电压源波形采样采样CLKIN/128,10MHz/128=78.1KSPS电流通道见电流通道模数转换器部分信噪比＋失真62dB典型值带宽（－3dB）14KHz电压通道见电压通道模数转换器部分信噪比＋失真62dB典型值带宽（－3dB）260Hz基准输入REFIN/OUT输入电压范围2.6昀高，伏2.4＋8％2.2昀低，伏2.4－8％输入电容10PF,昀大片内基准额定2.4伏，REFIN/OUT引脚基准电压误差±200mV昀高电流源6µA昀高输出阻抗4kΩ昀低温度系数30Ppm/°C典型值时钟源输入（CLKIN）所有指标CLKIN均为10MHZ输入时钟频率15MHZ昀高5MHZ昀低逻辑输入DIN，SCLK,CLIKIN和CS输入高电压VINH2.4昀低电压，伏DVDD＝5V±5％输入低电压，VINL0.8昀高电压，伏DVDD＝5V±5％输入电流，IIN±3µA昀高典型值10nA，输入电压＝0伏——DVDD输出电容10pF昀高逻辑输出DVDD=5V±5％IRQ,DOUT和CLKOUT中断请求为开漏极输出，10kΩ上拉电阻输出高压Voh4昀低，伏Isource＝5mA输出低压Vol0.4昀高，伏Isink＝1mAAPCF和VARCF输出高压Voh4昀低，伏Isource＝8mA输出低压Vol1昀高，伏Isink＝5mA电源为达到规定指标对电源的要求AVDD4.75昀低，伏5V－5％5.25昀高，伏5V＋5％DVDD4.75昀低，伏5V－5％第7页共94页张龙所有2006-11-205.25昀高，伏5V＋5％ALDD8mA昀大典型值5mADLDD13mA昀大典型值9mA注：（1）见标准性能特征部分。（2）见术语部分的参数定义。（3）见模拟输入部分。第8页共94页张龙所有2006-11-20时序特征模拟电源端（AVDD）=数字电源（DVDD）=5V±5%,模拟地端（AGND）=数字地（DGND）=0V,片内参考,CLKIN=10MHzXTAL,昀低温度至昀高温度=40°C−至+85°C。表2参数（1）（2）规格单位测试条件和注释写入时序T150ns（昀小）CS下降沿至第一个SCLK下降沿T250ns（昀小）SCLK逻辑高脉宽T350ns（昀小）SCLK逻辑低脉宽T410ns（昀小）SCLK下降沿之前的有效数据设置时间T55ns（昀小）SCLK下降沿之后的数据保持时间T6900ns（昀小）数据比特传输末端之间的昀小时间T750ns（昀小）串行写入时数据比特传输之间的昀小时间T8100ns（昀小）SCLK下降沿之后的CS保持时间读出时序T91.1ns（昀小）读出指令（即在通讯寄存器中的一次写入）和数据读出之间的昀小时间T1050ns（昀小）在读出多字节时，数据比特传输之间的昀小时间T11（3）30ns（昀小）在通讯寄存器中的写入后，SCLK上升沿后的数据访问时间T12（4）100ns（昀大）SCLK上升沿后的总线释放时间10ns（昀小）T13（4）100ns（昀大）CS上升沿后的总线释放时间10ns（分钟）对“参数”的注释（1）在初始释放阶段和任何重新设计和运行修改之后测试的样本可能影响该参数。所有输入信号在TR＝TF＝5ns（10％－90％）条件下制定，且从1.6伏电压电平开始时间。（2）见图3和图4以及串行接口部分的时序图表。（3）见图2的负载电路，确定为输出电压为0.8－2.4伏时所需的时间。（4）见图2中的电路，数据来自于该电路负载时数据输出改变0.5伏时的测量时间数据。然后，倒推计量数据，消除50pF电容的充放电效应。即是说，这里引用的时间为该部分真实的总线释放时间，不受总线载荷影响。时序图：第9页共94页张龙所有2006-11-20图2：时序规格负载电路图3：串口写入时序图4：串口读出时序极限参数表3参数范围AVDD至AGND－0.3伏至7伏DVDD至DGND－0.3伏至7伏DVDD至AVDD－0.3伏至0.3伏模拟输入电压至AGND，IPA，IAN，IBP，IBN，ICP，ICN，VAP，VBP，VCP和VN。－6伏至6伏参考基准输入电压至AGND－0.3伏－AVDD至＋0.3伏数字输入电压至DGND－0.3伏－DVDD至＋0.3伏数字输出电压至DGND－0.3伏－DVDD至＋0.3伏工业运行温度范围－40度－85度储藏温度范围－65度－150度连接点温度150度第10页共94页张龙所有2006-11-2024引脚小外形封装能耗88mVθJA热抗阻53度/瓦引脚温度，焊接气相（60sec）215度红外（15sec）220度超出所列的极限参数可能引起其间的永久性损坏。以上给出的仅仅是极限范围，在这样的极限条件或超出这些条件工作，器件的技术指标将得不到保证。长诗将在这种极限条件下工作还会影响器件的可靠性。静电放电(ESD)警告这是静电放电敏感的器件。在人体和测试装备很容易积累4000伏的静电，并且在没有觉察的情况下放电。尽管这种产品具有独特的静电放电保护电路，但高能量的静电放电仍可能造成器件的永久性损坏。因此，建议采取适当的静电放电预防措施避免器件性能下降或功能丧失。ADE7758引脚功能分布参见图1。引脚配置和功能描述图1ADE7758引脚配置表4：⑴APCF：有功功率校正频率逻辑输出引脚。该引脚提供有功电能信息。其输出用于校准和操作的目的。满刻度输出频率可以通过写入APCFNUM和APEFDEN寄存器进行调整（见有功功率频率输出部分）。⑵DGND：为ADE7758中的数字电路提供参考地端，即乘法器、滤波器、数频转换器的地端。由于ADE7758中的回路电流很小，可以直接将该引脚与整个系统的模拟地端（AGND）连接，但是DOUT引脚端的大总线电容产生的数字噪声电流可能会影响其性能。⑶DVDD：数字电源。该引脚为ADE7758数字电路提供电源。正常工作电源电压应保持