一款多功能电能计量芯片简介(CS5463)

CS5463的分析及应用汇报人：李贵玉汇报时间：2017/9/28信息工程学院E211实验室CS5463芯片概述1引脚及内部功能结构2工作原理与应用特点3典型应用电路4国内外产品简介5小结6CONTENTS什么是CS5463?多功能高精度电能测量芯片由美国CirrusLogic公司推出，采用24脚SSOP封装形式。CS5463SSOP（ShrinkSmall-OutlinePackage）:即窄间距小外型塑封。哦，原来是这样！该芯片不仅延续了广受欢迎的CS5460A的功能，与其引脚完全兼容，而且新增了如下等测量功能。•有功功率•无功功率•功率因数•电能脉冲转换•线路频率•视在功率•系统校准和相位补偿•温度传感器电阻元件上所消耗的功率叫做有功功率。有功功率电感或电容元件与电源之间进行能量交换的振幅值叫做无功功率。无功功率电压与电流的直接乘积叫做视在功率。视在功率PS:在交流电路中CS5463芯片概述1引脚及内部功能结构2工作原理与应用特点3典型应用电路4国内外产品简介5小结6CONTENTS图1CS5463引脚排列图1脚XOUT：晶体振荡器输出端（4.096MHz）2脚CPUCLK:CPU时钟输出端3脚VD+:数字电源正极(3.3V-5V)4脚DGND:数字地5脚SCLK:串行时钟输入端6脚SDO:串行数据输出端7脚CS:片选8脚MODE:模式选择9脚VIN+:差分电压正输入端10脚VIN-:差分电压负输入端11脚VREFOUT:参考电压输出端12脚VREFIN:参考电压输入端图1CS5463引脚排列图13脚AGND：模拟地14脚VA+:模拟电源正极（+5V）15脚IIN-:差分电流负输入端16脚IIN+:差分电流正输入端17脚PFMON:电源掉电检测输出18脚E3:高频电能脉冲输出19脚RESET:复位输入20脚INT:中断输出21脚E1:电能脉冲输出1端22脚E2:电能脉冲输出2端23脚SDI:串行数据输入端24脚XIN:晶体振荡器输入端PS:数字电源：是以DSP或者MCU为核心，将数字电源驱动器、PWM控制器等作为控制对象，能实现控制、管理和检测功能的电源产品。模拟电源：模拟电源发出的是模拟信号。数字电源与模拟电源的区别：主要是控制与通信部分。在简单易用、参数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固话来实现。而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则更具优势。图2CS5463内部结构框图可编程增益放大器集成了两个A/D转换器高通数字滤波器片上温度传感器，有助于设计师调整温度漂移误差差分输入电压满量程为250mVCS5463芯片概述1引脚及内部功能结构2工作原理与应用特点3典型应用电路4国内外产品简介5小结6CONTENTS工作原理电压互感器电流互感器电压通道电流通道二阶∆∑调制器四阶∆∑调制器功率计算引擎串行口MCU数字滤波器数字滤波器10倍增益放大器PGA小电压信号小电压信号大电压信号大电流信号电能/频率转换步进电机应用特性电能数据线性度：在1000:1动态范围内线性度为0.1%两种无功计算方式功耗12mW优化的分流器接口单电源地参考信号片内2.5V参考电压（最大温漂25ppm/OC）内带电源监视器简单的三线数字串行接口可以从串行EEPROM进行“自引导”，不需要微控制器PSActiveTrNnnAVgQNQQ22lg1三角无功功率：平均无功功率：CS5463芯片概述1引脚及内部功能结构2工作原理与应用特点3典型应用电路4国内外产品简介5小结6CONTENTSTypicalConnectionDiagram(Single-phase,2-wire–DirectConnecttoPowerLine)TypicalConnectionDiagram(Single-phase,2-wire–IsolatedfromPowerLine)TypicalConnectionDiagram(Single-phase,3-wire)TypicalConnectionDiagram(Single-phase,3-wire–NoNeutralAvailable)国内外产品简介CS5463芯片概述1引脚及内部功能结构2工作原理与应用特点3典型应用电路45小结6CONTENTS目前，国际上电子式电表中的电能计量芯片市场一直由ADI、CirrusLogic、SAMES等国际公司占据如表1所示。公司名称国家/地区主要(最新)芯片ADI美国(ADE71xx、ADE75xx)CirrusLogic美国CS5451A、5461A、5462、5463、5464、5466、5467SAMES南非具体见表2表1国外主要的电能芯片公司简介SAMES公司的相关产品情况如表2所示。单相单电流输入单相双电流输入三相应用SA2002HSA2007HSA9605A快速脉冲输出，应用于基于MCU的电能表SA4101A/4104A、B/4106ASA2005M/4301A/9105G直接驱动机电式计度器，快速脉冲输出/LED校准输出，应用于基于MCU的电能表SA2007M直接驱动机电式计度器，LED校准输出，应用于基于单芯片的电能表SA2002PSA2007P校准和设置存储在外部EEPROM中，直接驱动机电式计度器，快速脉冲输出/LED校准输出，应用于基于MCU的电能表SA9903BSA9904BSPI输出，电压有效值、频率、有功、无功测量，应用于基于MCU的电能表表2SAMES公司芯片情况表ADI的电能芯片：ADE7100和ADE7500电能表系统芯片把电能测量内核与微处理器、片内闪存、LCD驱动器、实时时钟和智能电池管理电路结合在一起，允许电能表保持时间、检测温度变化、读出LCD数据并且完成其它的重要系统功能。另外，还支持远程抄表系统、计时收费以及卸负载（当电源超载时切断某条输电线的电流）等高级服务。CirrusLogic的电能芯片：CS5467集成了四个Sigma-Delta模数转换器（Σ-ΔADC）、三个数字串行接口；CS5467可为并发的两相测量提供两个电流通道和两个电压通道，并有系统电平校准、温度感应、电压骤降、电流错误监测以及相位补偿等特性。国内生产电子电度表芯片的厂商主要有复旦微电子、上海贝岭、珠海炬力等几家。公司名称国家/地区主要(最新)芯片复旦微电子股份有限公司中国上海FM7755、FM230x系列上海贝岭股份有限公司中国上海有单相的BL0930、BL0932B、BL6503、BL6501，三相的BL0952、BL0962，和三相四线的BL6513、BL6514。珠海炬力集成电路设计股份有限公司中国珠海ATT7021、ATT7022A、ATT7022B、ATT7023、ATT7026A、ATT7028A、ATT7030A等CS5463芯片概述1引脚及内部功能结构2工作原理与应用特点3典型应用电路4国内外产品简介5小结6CONTENTS通过上述分析，作为测量电量原始信号的核心器件，并与目前比较流行的芯片如AD7750、AD7755、CS5460A等相比，CS5463有测量变化多、测量数据准确、抗干扰性能好等优点。由于能提高测量数据的准确性，该芯片为新一代数字电表的设计提供了很好的选择性。它不仅可以增强仪表的功能，而且具有较为简单的电路结构，所需的单片机资源也少，因此可以缩短开发时间，大大提高了仪器的性能指标和性价比。从某宝上查询到芯片的价格从2元到10左右价格不等，考虑可能有二手拆机芯片和原装新品差价。具体如下图所示。THANKS