計(jì)量電路芯片介紹ppt課件-展示頁
2025-05-12 07:21本頁面
【正文】 以我公司各型電子式電能表為例 ， 其電量數(shù)據(jù)的獲取 (即計(jì) 量電路的組成 )主要由基于數(shù)字乘法器原理的專用電能計(jì)量芯片 實(shí)現(xiàn)和 A/D轉(zhuǎn)換器＋ MCU的交流采樣方式實(shí)現(xiàn) ， 以下分別作簡(jiǎn) 要介紹 。 目前的電能計(jì)量芯片的另一特點(diǎn)是把電測(cè)量理論關(guān)于電功率 (電能 )的一些基本理論融入了芯片制造技術(shù)之中 ， 如：功率表的 角誤差 、 乘法器的瞬時(shí)功率信號(hào)頻譜 、 關(guān)于無功功率 (電能 )的處 理方法以及電源周波電能累計(jì)模式應(yīng)用于校正等 。 單 片機(jī)系統(tǒng)的主要任務(wù) ， 在系統(tǒng)的前端是寫計(jì)量芯片的控制寄存 器 、 讀計(jì)量芯片的數(shù)據(jù)寄存器和接受狀態(tài)信息及處理中斷；在 系統(tǒng)的后端就是顯示 、 計(jì)量分時(shí)電能和需量 、 管理 (如通過 RS 48 紅外等通信接口進(jìn)行通信 )等 。 芯片中可通過串行口讀寫的寄存器有數(shù)十個(gè)之多 ， 可以 讀入所需的所有電量數(shù)據(jù) 。 單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)寄存器寫入一定的位值就能對(duì)電能表進(jìn)行校 正 ， 即軟件校正 。 目前的電能計(jì)量芯片 (包括即將推出的 )較以前的有了很大 不同 ， 不僅有數(shù)據(jù)采集功能 ， 還有被測(cè)電源系統(tǒng)的狀態(tài)信息記 錄功能；芯片對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量的加工和運(yùn)算 ， 直接給 出了需要的各種電量 ， 如電壓 、 電流 、 有功和無功功率 (電能 ) 、 相角和頻率等量值；與單片機(jī)系統(tǒng)的連接一般采用 SPI或 I2C 串行口 ， 把被測(cè)電源系統(tǒng)的過電壓 、 過電流 、 欠電壓 、 欠電流 、 斷相 、 錯(cuò)相 、 過零等狀態(tài)利用中斷和單片機(jī)系統(tǒng)交流信息 。 這一類型產(chǎn)品如 美國(guó) ADI公司于 1998年首先研制出的 ADE7755系列產(chǎn)品； Cry stal公司的 CS5460， Atmel公司的 AT73C500、 AT73C501和 AT13C502系列產(chǎn)品等 。 (2)ΣΔ原理 A/D轉(zhuǎn)換器 基于 FIR(有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng) )數(shù)字濾波原理的 A/D轉(zhuǎn)換器即 ΣΔA/D轉(zhuǎn)換器 。 由于提高分辨率需要相 當(dāng)復(fù)雜的比較網(wǎng)絡(luò)和極高精度的模擬電子器件 ， 難以大規(guī)模集 成 ， 所以逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器原理的電能計(jì)量芯片的測(cè)量等 級(jí)都不高 。 轉(zhuǎn) 換中的逐次逼近是按對(duì)分原理 、 由邏輯控制單元完成的 。 數(shù)字乘法器電能計(jì)量芯片特點(diǎn)：能進(jìn)行多種電參數(shù)的測(cè)量；當(dāng)采樣頻率選擇得當(dāng) ， 可進(jìn)行非正弦信號(hào)的測(cè)量；動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢 ， 不適合對(duì)負(fù)載變化大的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；電能測(cè)量準(zhǔn)確度級(jí)別一般為 ~ 。 ? 采用數(shù)字乘法器的電能芯片依據(jù)采樣原理 ， 采用過零同步采樣法 ， 對(duì)一連續(xù)波形經(jīng) A/D變換器進(jìn)行整周期數(shù)字采樣 ， 把連續(xù)波形離散化 ， MCU根據(jù)均方根算法計(jì)算出電流 、 電壓的有效值 ， 再相乘得出功率值 。采用時(shí)分割原理的電能計(jì)量芯片多數(shù)采用電流平衡型時(shí)分割乘法器，利用脈沖寬度調(diào)制的方法完成運(yùn)算；代表性國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品有上海貝嶺電子公司的 BL0931和 BL0932 [5]。電子式電能表的技術(shù)特性主要取決于電能計(jì)量集成電路的特性，所以對(duì)電能表計(jì)量芯片進(jìn)行研究，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和理論意義。電子式電能表計(jì)量芯片原理 與常用計(jì)量芯片簡(jiǎn)介 主 講 人 : 胡 寧 2022－ 1－ 12 三星科技有限公司 電子式電能表計(jì)量芯片原理與常用計(jì)量芯片簡(jiǎn)介 1． 電能計(jì)量芯片的原理 電能表是電力部門計(jì)費(fèi)的唯一工具，需保證其性能穩(wěn)定性、測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性。目前已有大量的電子式電能表在實(shí)際運(yùn)行之中。 電能計(jì)量芯片的計(jì)量原理主要分為模擬乘法器和數(shù)字乘法器兩大類 : ? 模擬乘法器原理主要分為時(shí)分割乘法器原理和吉爾波特變跨導(dǎo)乘法器原理兩大類。采用吉爾波特變跨導(dǎo)乘法器原理的電能計(jì)量芯片利用晶體管的伏安特性完成運(yùn)算，可實(shí)現(xiàn)兩象限或四象限的線性乘法。 每一芯片有一獨(dú)立的時(shí)基信號(hào)發(fā)生器 ，功率值乘以時(shí)間就可完成電能測(cè)量 。 采用數(shù)字乘法器原理的電能計(jì)量芯片對(duì)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣的 A/D轉(zhuǎn)換器主要有兩類 : (1) 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器主要有四部分構(gòu)成：一個(gè)比較器 、 一 個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 、 一個(gè)逐次逼近寄存器和一個(gè)邏輯控制單元 。 在邏 輯控制單元的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下 ， 逐次逼近寄存器不斷進(jìn)行比較和移位操作 ， 直到完成最低有效位的轉(zhuǎn)換 。 這一類型產(chǎn)品如南非 Sames公司生產(chǎn)的 SA91系列 單 、 三相電能計(jì)量芯片等 。 該芯片主要采取了增量調(diào)制 、 噪聲整形 、 數(shù) 字濾波和采樣抽取等技術(shù) ， 能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)高線性度和 高分辨率 ， 所以應(yīng)用 ΣΔ原理的 A/D轉(zhuǎn)換器的電能計(jì)量芯片 ， 其測(cè)量等級(jí)都較高；又由于 ΣΔ原理 A/D轉(zhuǎn)換器是根據(jù)模擬信 號(hào)波形的包絡(luò)形狀來進(jìn)行量化編碼 ， 對(duì)波形幅值的變化不敏感 ， 所以此類電能芯片具有良好的電磁兼容性 。 早期的電能計(jì)量芯片有
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1