某机房电能表设计之三：计量模块设计
0赞2.2 计量
计量的功能主要由计量IC完成。
2.2.1 ADI计量IC
常用的计量IC有很多，如ADI的ADE7755, ADE7953, ADE7753,ADE7763等。如下表所示：
ADE7755是在计量领域用的较多的一款，可以测量有功功率，但是不能测量电流、电压。
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Part# Results: 21 |
Measurement Parameters |
Current Sensor Interface |
On-Chip MCU |
Output Interface |
Anti-Tamper Support |
Package |
Price* (1000 pcs.) |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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Watt |
Current Transformer; Shunt |
- |
Pulsed |
- |
24-Lead SSOP |
$1.55 |
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Irms; VA; Vrms; Watt |
Current Transformer; Rogowski Coil; Shunt |
- |
Pulsed; SPI |
- |
20-Lead SSOP |
$1.61 |
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Watt |
Current Transformer; Shunt |
- |
Pulsed |
Current Fault |
24-Lead SSOP |
$1.64 |
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Watt |
Current Transformer; Rogowski Coil; Shunt |
- |
Pulsed; SPI |
- |
20-Lead SSOP |
$2.00 |
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Irms; VA; VAR; Vrms; Watt |
Current Transformer; Rogowski Coil; Shunt |
- |
Pulsed; SPI |
- |
20-Lead SSOP |
$2.05 |
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Irms; VA; VAR; Vrms; Watt |
Current Transformer; Rogowski Coil; Shunt |
8,052 |
I2C; Pulsed; SPI; UART |
Missing Neutral |
28-Lead LFCSP |
$2.29 |
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Irms; VA; Vrms; Watt |
Current Transformer; Shunt |
8,052 |
I2C; Pulsed; SPI; UART |
Current Fault; Missing Neutral |
64-Lead LQFP |
$2.60 |
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Irms; VA; Vrms; Watt |
Current Transformer; Shunt |
8,052 |
I2C; Pulsed; SPI; UART |
Current Fault; Missing Neutral |
64-Lead LQFP |
$2.69 |
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Irms; VA; VAR; Vrms; Watt |
Current Transformer; Shunt |
8,052 |
I2C; Pulsed; SPI; UART |
- |
64-Lead LQFP |
$2.82 |
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表4 ADI计量IC
ADE7753是一款带串行接口和脉冲输出的高精度电能计量IC。ADE7759包含两个二阶∑-Δ ADC、一个数字积分器（在CH1通道）、参考电压电路、温度传感器以及完成有功功率、无功功率、视在功率测量、数字校准以及电流通道和电压通道有效值（RMS）和峰峰值测量所需要的全部信号处理功能。ADE7753可连接各种电流传感器，包括低阻抗分流电阻器和电流互感器。此外，一个内置数字积分器可直接连接电流传感器，例如具有di/dt微分电流输出的Rogowski线圈。这种直接连接无需外部模拟积分器，并且这种解决方案提供了优良的长期稳定性以及电流和电压通道之间的精密相位匹配。可以根据所选择的电流传感器接通和关断该数字积分器。ADE7753采用20引脚SSOP封装，并且它与ADE7756和ADE7759引脚兼容。
ADE7763配备专有ADC和固定功能DSP，可在变化较大的环境条件下长期保持高精度特性。ADE7763内置两个二阶16位Σ-Δ型ADC、一个数字积分器（在通道1上）、基准电压源电路、一个温度传感器及所有必需的信号处理电路，可执行有功和视在功率测量、线路电压周期测量以及电压和电流通道均方根值的计算。可选片内数字积分器可以直接与罗氏线圈等di/dt电流传感器接口，因而无需外部模拟积分器，并且可提供出色的长期稳定性以及电流和电压通道之间的精密相位匹配。ADE7763配有一个串行接口，可用来读取数据及与有功功率成比例的脉冲输出频率(CF)。它提供通道失调校正、相位校准和功率校准等各种系统校准功能，确保高精度测量。该器件还能检测短路持续时间、低压或高压变化。
在仅累计正功率模式下，器件仅在检测到正功率时才累计功率。内部空载阈值确保空载时器件不会出现爬电现象。零交越输出(ZX)产生一个与线路电压的零交越点同步的脉冲。在周期有功和视在功率累计模式下，器件内部会使用该信号以加快校准。中断状态寄存器指示中断的性质，中断使能寄存器控制何种事件在IRQ 引脚上产生输出（开漏、低电平有效逻辑输出）。ADE7763采用20引脚SSOP封装。其管脚顺序与ADE7753大致相同。
ADE7753与ADE7763的管脚顺序兼容，但是ADE7763不能测量无功功率。ADE7753较ADE7763用的多，其价格在10￥左右。
综合各方面因素，本设计拟采用ADE7753作为计量IC。其内部框图如下：
图9 ADE7753内部框图
典型应用图如下：
图10 ADE7753典型应用
