电能计量专用芯片CS5460A

    摘要：本文介绍了美国Cirrus Logic公司新推出的单相双向功率/电能芯片CS5460A的原理、特点和典型应用。以它为核心制造电表，结构简单，功能齐全，性能优良，具有很好的应用前景。

    关键词：△∑模数传换器  串行EEPROM

引言

美国Cirrus Logic公司新近推出了单相双向功率/电能芯片CS5460A，以该芯片为核心研制电表配置灵活，应用方便，是民用电表研制开发的一种非常可行的方案。下面浅皙一下该芯片的性能及优势。

工作原理

CS5460是将两路模数转换器（ADC）、高速功率计算芯核、一个串行接口集成到单芯上的高集成的模数转换器。它可以准确的测量和计算单相两线/三线的电能、瞬时功率、IRMS、VRMS。CS5460A通过外接廉价的互感器或分流器测量电流，通过电阻分压器或变压器测量电压，具有用于通信用的双向串行接口和固定脉宽与功率呈正比可编程的频率输出。

上电后芯片被初始化后全部功能开始运作，包括由用户程序控制的系统校准。在自引导模式下CS5460A从外接的EEPROM读入校准数据和启动指令，这种模式适用于制造低成本的电表。非自引导模式时需要由外接的微处理器给CS5460A发送校准数据和启动指令，采用这种模式配置电表更为灵活，可以实现更为复杂的功能。

主要特性和指标

CS5460A是目前集成度甚高的新一带电度表芯片。该芯片极具竞争力，适合制造不同成本、多种用途的电子式、机电一体化电表，它将成为越来越多的数字电度表制造商的首选设计方案。

（1）满足IEC687/1036、JIS工业标准。

（2）在-40℃～+85℃的温度范围内精度为0.1%，支持0.2级设计，并且电度表能长期工作于规定的准确度之内。

（3）在1000：1的动态范围内测量电能数据的线性度为0.1%以内。

（4）片内测量功能包括：双向能量、瞬时功率、IRMS、VRMS、能量和脉冲-速率转换

（5）具有智能自导入模式：可以从外接串行EEPROM读入校准数据和初始化指令。使用这种模式可以省略外围微控制器，适用于研制低成本，功能简单的电表。

（6）具有一个和能量成正比的固定脉宽可编程频率输出，可以驱动带有机械读数或数字计数器的步进电机。

（7）具有强大的计算功能。大部分的计算功能都由该芯片完成，使其对外部微控制器功能的要求降低到更低。使用自导入模式甚至不需要外围微控制器，只需串行EEPROM即可。

（8）带有与微控制器相连的双向通讯接口，与SPTM和MicrowireTM兼容，串行时钟脚集成有施密特触发器。

（9）片上具有系统校准功能，包括相位和增益在内都可以在芯片内部数字校准。使电表对传感器的要求降到最低。基于该芯片的电度表可以实现全数字化的校准，免除了手工校准的烦琐。

（10）使用0.35μm制作工艺，可以将更多的功能集成到一片非常小的低成本的芯片上，降低了成本，增强了芯片的稳定性和可靠性。

（11）两个输入通道。电流通道包括一个可编程增益放大器，可以直接测量±30mV或±150mV的输入信号，电压通道带有测量放大器，可以直接测量±150mV的输入信号。

（12）可以使用单+5V或单+3V或双±2.5V±10%电源，测量正、负输入信号。

（13）功耗<12mW。

典型应用

CS5460A用于单相电子式电度表的典型应用如图2所示。使用该芯片可以很容易设计成简单的计度器显示单相电度表、复费率表、三相电子式电度表、多用户表等等多种电度表，也可以用于工业现场的电量数据采集，其不同的应用都可以参考图2的简单设计电路。

结语

CS5460A可用来代替美国Cirrus Logic公司早期同类产品CS5460，该芯片不需单片机，只要一片EEPROM就可以自引导工作，进下降低了成本，使电度表制造商能够以更低的成本设计出更高精度的电度表，使电量管理者能够获得更全面的数据，它是新一代电能测量专用芯片的代表，有着非常广阔的前景。