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基于CSE7780芯片的计量插座方案

基于CSE7780芯片的计量插座方案
来源:我爱方案网 时间:2014-01-17

【导读】随着经济的不断发展以及人民生活水平的日益提高,家用电器及办公设备也越来越得到了广泛的使用,但目前市场上大部分的用电器并没有实现真正的节能,由此带来的浪费极大,基于CSE7780设计的智能插座能够通过检测负载功率的大小来实现对用电器使用功耗的监测。

计量插座芯片选型

1、CSE7780芯片简介

CSE7780能够测量有功功率、有功电能,并能同时提供两路独立的有功功率和电流有效值、电压有效值﹑线频率,过零中断等,可实现灵活的防窃电方案。

CSE7780支持全数字的增益、相位和offset校正;有功电能脉冲从PF管脚输出。CSE7780提供SPI串行接口,方便与外部MCU之间进行通讯。CSE7780内部的电源监控可以保证上电和断电时芯片可靠性工作。

2、芯片特点

■ 提供3路Σ-△ADC;
■ 有功电能误差在2000:1的动态范围内<0.1%,支持IEC62053-22:2003标准;
■ 提供一路电压、两路电流有效值测量,在400:1的动态范围内,有效值误差小于<0.5%;
■ 潜动阀值可调;
■ 提供反相功率指示;
■ 提供电压通道频率测量;
■ 提供电压通道过零检测;

3、功能框架

4、典型功能原理简介

(a)电源

CSE7780片内包含一个电源监测电路,连续对模拟电源(AVDD)进行监控。当电源电压低于4V±0.1V时芯片被复位,当电源电压高于4.3V±0.1V时芯片正常工作。


图2 电源检测特性

为保证芯片正常工作,AVDD的波动不应超过5V±5%。

(b) 模数转换

CSE7780包括三路ADC,一路用于相线电流采样,一路用于零线电流采样,一路用于电压采样。配置系统控制寄存器中的ADC2ON 寄存器位打开/关闭电流通道B。

ADC采用全差分方式输入,电流、电压通道信号输入幅度为峰值700mV。通过配置系统控制寄存器(SYSCON 0x00H)中的Bit9~Bit7、Bit5~Bit0位,可以分别对三路ADC配置放大倍数,放大倍数5档可选:1、2、4、8、16。电流通道A 的增益放大倍数默认为16倍。

(c)中断系统

硬件:CSE7780的IRQ_N通常和MCU的外部中断管脚/INT相连,当IRQ_N由高变低时MCU产生/INT中断。MCU作为SPI主机,CSE7780作为SPI从机。
中断处理程序:

步骤一:MCU中断初始化

1. MCU读CSE7780 RIF,清IF和RIF中断标志;
2. 配置CSE7780 IE寄存器,使能需要的中断允许位以产生IRQ_N;
3. MCU使能/INT外部中断,等待CSE7780中断事件发生,IRQ_N输出触发/INT中断,跳入/INT 的中断入口地址。

步骤二:MCU 中断服务程序

1. 关闭MCU全局中断和/INT中断;
2. MCU通过SPI读RIF寄存器,清IF和RIF寄存器,将IRQ_N恢复到高电平;
3. MCU通过判断RIF的中断标志来判断CSE7780的中断源,转而执行相应的中断处理程序。在此过程中,CSE7780若发生新的中断事件,IF相关标志置位,IRQ_N也会由高变低,触发MCU /INT中断标志置位,记录了此事件;
4. 执行完中断处理程序,MCU打开全局中断和/INT中断,并恢复现场后中断返回。中断返回后,若检测到/INT中断标志,程序又进入到外部中断ISR中,重复2。若未检测到/INT中断标志,说明中断处理过程中未发生中断事件,程序继续运行。


图3 CSE7780中断处理过程

基于CSE7780芯片计量插座方案

方案特点

高抗干扰性能;计量范围宽;功率分辨率高。


图4 计量插座

方案框架图


图5 计量插座框架图


相关资料完整下载: 芯海CES7780用户手册

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