摘要：ade7757是美国ad公司研制生产的高精度电能测量芯片。这种芯片非常适合动态范围大，干扰严重的测量系统。文中介绍了ade7757的结构特点和工作原理，给出了ade7757在电能测量仪表中的应用电路。
关键词：ade7757；瞬时有功功率；平均有功功率
１ 概述
ａｄｅ７７５７是美国ａｄ公司推出的高精度电能测量集成芯片。与原有的同系列ａｄｅ７７５５相比，其芯片引脚较少，且内置了一个精确的振荡器电路来给芯片提供时钟。这就使得使用ａｄｅ７７５７的仪表省掉了外部晶体或者共振器，因此可以降低总体成本。
该芯片的内部电路除了ａｄｃ和参考电路是模拟电路外，其余均为数字电路，因此芯片在长时间与极端工作条件下具有卓越的稳定性与精度。
ａｄｅ７７５７可在低频输出引脚ｆ１、ｆ２上输出平均有功功率，并可直接驱动一个机电计数器或与ｍｃｕ的接口。而高频ｃｆ逻辑则可输出用于校准的瞬时有功功率。ａｄｅ７７５７的基本特性和参数如下：
● 带有片内振荡器，可作为时钟源；
● 精度高，且与５０ｈｚ／６０ｈｚ的ｉｅｃ５２１／１０３６标准兼容；
● 逻辑输出引脚ｒｅｖｐ可用来指示可能的接线错误或负功率；
● 带有片内电源监视器；
● 采用单５ｖ电源，功耗较低；
● 采用交流输入。
２ 内部结构及引脚功能
ａｄｅ７７５７是１６脚ｓｏｉｃ封装，图１为其内部结构框图，各引脚的功能见表１所列。
表1 ade7757的引脚功能
引 脚
名 称
功 能
1
vdd
电源
2，3
v2p，v2n
通道v2（电压通道）的模拟输入
4，5
v1p，v1n
通道v1（电流通道）的模拟输入
6
agnd
模拟地
7
ref in/out
片内参考电压
8
scf
选择校准频率
9，10
s1，s0
频率选择
11
rclkin
内部振荡器使能端
12
revp
负功率检测脚
13
dgnd
数字地
14
cf
校准频率逻辑输出
15，16
f2，f1
低频逻辑输出
３ ａｄｅ７７５７的原理特性
图１所示是ａｄｅ７７５７的内部原理图，图中，两个ａｄｃ电路将电流传感器和电压传感器送入的电压信号进行数字化。这个模拟输入结构大大简化了传感器接口电路，并提供了很大的动态范围，同时简化了滤波器的设计。电流通道（ｖ１通道）的高通滤波器（ｈｐｆ）去掉了电流信号里的全部直流成分，从而减少了有功功率计算中由电压或电流信号偏移带来的不精确性。
有功功率的计算可由瞬时功率信号获得。瞬时功率等于电流与电压信号的乘积。
低频输出ｆ１、ｆ２可由有功功率的积累来获得。低频意味着在输出脉冲之间的长时间积累。因此，输出频率正比于平均有功功率。平均有功功率的信息积累（如用一计数器）可得到有功能量。相反地，ｃｆ脚输出高频率可缩短积累时间，其输出频率正比于瞬时有功功率。
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
