内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用

３．１ 片内振荡器（ＯＳＣ）

ＡＤＥ７７５７的片内振荡器频率与内部振荡器的使能端ＲＣＬＫＩＮ的外接电阻成反比。外接电阻为５．５～２０ｋΩ时，振荡器可正常工作，但一般选用５．５～６．４ｋΩ的范围。当ＲＣＬＫＩＮ接６．２ｋΩ电阻时，内部振荡器的频率为４６６ｋＨｚ。因为输出频率是与振荡器频率直接成比例的，因此外接电阻必须具有低公差和低温度漂移等特性，以保证芯片的稳定性与线性度。

３．２ 电流与电压通道的模拟输入

通常电流传感器的电压输出可由通道Ｖ１接入ＡＤＥ７７５７芯片。通道Ｖ１是一个全微分电压输入通道，Ｖ１Ｐ是正极输入，Ｖ１Ｎ是负极输入。特殊应用时，通道Ｖ１的最大微分信号应小于±３０ｍＶ（相对于ＡＧＮＤ），普通应用时为±６．２５ｍＶ。通道Ｖ１的典型连接电路如图２所示，该图中的电流传感器实际上是一分流电阻，相对于其它电流传感器（如电流变压器），该分流电阻的功耗较低，这更有利于小电流仪表。

电压传感器的电压输出则由通道Ｖ２接入ＡＤＥ７７５７芯片。通道Ｖ２也是一个全微分电压输入通道，Ｖ２Ｐ是正极输入，Ｖ２Ｎ是负极输入。其最大微分信号为±１６５ｍＶ。输入电压以ＡＧＮＤ为参考。通道Ｖ２的典型连接电路见图３。典型情况下，ＡＤＥ７７５７相对于中性线有一个偏差，可用一个电阻分配器提供一个正比于线电压的电压信号。另外，调整Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｆ的比例也是调整仪表增益刻度的有效方法。

３．３ 数／频转换

如前所述，低通滤波器（ＬＰＦ）的数字输出中包括有功功率信息。然而由于ＬＰＦ不是理想的滤波器，因此输出信号还包括有削弱了的线频率及其谐波成分ｃｏｓ（ｈωｔ），其中ｈ＝１，２，３……。由于瞬时功率计算的原因，主要谐波成分为线频率的两倍，即２ω。实际上，ＬＰＦ输出的瞬时有功功率信号仍包括了大量的瞬时功率信息，例如ｃｏｓ（２ωｔ）。

此信号被送入数字频率转换器并经过积累，即可得到输出频率。信号的积累可以减少瞬时有功功率信号中的任何非直流成分。另外，由于正弦信号的平均值为０，因此ＡＤＥ７７５７产生的频率与平均有功功率成比例。

频率输出ＣＦ随着时间而变化的原因主要是瞬时有功功率信号中的ｃｏｓ（２ωｔ）成分所致。ＣＦ输出的频率可以达到Ｆ１和Ｆ２输出频率的２０４８倍，这个高频输出是在数字转换为频率时积累了很短的时间而产生的。积累时间很短意味着只包括很少的ｃｏｓ（２ωｔ）成分，这就使得一些瞬时有功功率信号通过了数字频率转换器。这在实际应用中不成问题，因为当ＣＦ用作校准时，频率将会通过频率计数器来平均，由此去掉波纹。

由于Ｆ１和Ｆ２的输出频率很低，因此引入了很多的瞬时有功功率信号的平均值，所以输出的是大大削弱了正弦成分的频率。

３．４ 传输函数

ａ． Ｆ１和Ｆ２的频率输出

如前所述，Ｆ１和Ｆ２的频率输出是对有功功率信号较长时间的积累，它与平均有功功率成比例。输出频率与输入电压和电流信号的关系如下：

Ｆｒｅｑ＝（５１５．８４Ｖ１ｒｍｓ Ｖ２ｒｍｓ Ｆ１－４）／Ｖ２ｒｅｆ

其中，Ｆｒｅｑ为Ｆ１和Ｆ２的输出频率，单位为Ｈｚ，Ｖ１ｒｍｓ和Ｖ２ｒｍｓ是通道Ｖ１和Ｖ２的差分电压信号输入（Ｖ），Ｖｒｅｆ为参考电压（２．５Ｖ±８％），Ｆ