基于CSE7780的智能電能表設計

基于CSE7780設計的智能電能表旨在使設計方案更加合理，使之成為性價比更具優(yōu)勢的產(chǎn)品。本文對計量芯片CSE7780的性能特點和結(jié)構(gòu)電路進行了分析，并從軟、硬件兩個方面給出符合國網(wǎng)智能電能表要求的設計方法。

　　1.符合國網(wǎng)新標準電能計量方案

　　CSE7780是一款高精度單相電能計量芯片，在動態(tài)范圍(1500:1)內(nèi)，非線性誤差小于0.1%，提供兩路電流有效值、一路電壓有效值，在動態(tài)400:1的范圍內(nèi)，有效值誤差小于0.5%。

　　該芯片能夠提供有功功率、有功能量、電流有效值、電壓有效值、線頻率、過零中斷等功能，以及提供全數(shù)字增益、相位、失調(diào)校準，有功能量脈沖從PF管腳輸出。CSE7780通過一個SPI串行接口可以與外部的MCU進行通信；具有潛動閾值可調(diào)功能；內(nèi)部具有電源監(jiān)控電路，可以保障芯片的正常工作。CSE7780使用5V單工作電源，內(nèi)置2.5V電壓參考源，也可以使用外置的2.5V參考源。

　　CSE7780的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。在芯片工作時，將采樣到的電流、電壓信號先經(jīng)過增益放大器，將采樣信號放大，然后再通過高精度的Sigma-Delta、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，得到的數(shù)字信號通過低通濾波器、高通濾波器濾去高頻噪聲與直流增益，從而得到需要的電流、電壓采樣量化的數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)相乘，經(jīng)過低通濾波器輸出平均有功功率；電流、電壓量化后的數(shù)據(jù)通過平方電路、低通濾波器、開方電路得到電流、電壓有效值。將有功功率按時間積分，計算出有功能量。通過能量頻率轉(zhuǎn)換器將得到的能量通過PF引腳輸出，也可通過SPI總線獲得經(jīng)過數(shù)字信號處理得到的數(shù)字化數(shù)值。

圖1：CSE7780結(jié)構(gòu)框圖

　　2.軟件設計

　　CSE7780寄存器的配置流程如圖2所示，先設置好計量控制寄存器，能后再配置校表寄存器。

　　

　圖2：參數(shù)配置流程圖