基于SPI总线和ADE77xx专用芯片的三相多功能电度表的原理与应用
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我国经过二十多年的改革开放和技术引进，在高技术方面已与国外缩小了不少差距，但能源利用效率，尤其是电能的综合利用率仍然差距较大。“十一五”规划提出了达到同一GDP增长率需节能20％的奋斗目标，以科学的发展观，创新、节能、环保是当前技术革命的三大重点。
我国是能源消耗大国，而能源又十分缺乏，它极大地制约了我国国民经济的健康、快速、持续发展，因此一方面要大力寻找新能源，如风能、核能、太阳能，同时又要大力节约能源。
用SPI总线把ADE77xx系列专用电能计测芯片如表1所示和单片微机组合而成的多功能、峰谷用电，分时计费的电度表是目前的主流，应大力推广。
1 电度表工作原理
1.1 原理框图
电度表主要有信号采集传感器和电压、电流取样电路、ADE77xx计量芯片和电能脉冲输出驱动电路、MCU单片微机、外扩铁电E2PROM、晶体和时钟电路、128×64点阵LCD、RS485及隔离驱动串行接口、开关量输出、4~20mA模拟量输出、键盘接口等组成。ADE7758、E2PROM、RTC等3种芯片与MCU之间用SPI总线、CS片选和不同中断引线连接成系统。上述系统较容易实现0.5级多功能电度表。
图1 电度表原理框图
电压取样采用玻膜合金制成的微型电压型电流互感器（PT），其变比为2mA/2mA，在电压动态范围为（50～200）％Un（Un为额定电压，AC220或AC380）时其比差非线性度为±0.1％，角差非线性度为±5角分。负载阻抗≤300Ω。电压互感器输出直接与ADE7758相连，单端输入，电路结构如图2所示。
图2 电压采样电路
当输入电压为AC380V时，图2中电阻R取200 kΩ/2W×2，AC500V满量程。
电流取样选用高精度微型电流互感器CT，电路结构如图3所示。与ADE7758的连接采用差动输入，以提高抗共模干扰能力。
CT1为0.2级电力电流互感器，仪表可测最大电流为7000A，K1（CT1互感器变比，1~1400倍，可根据主回路电流I1大小选择K1）为CT1变比，K1=I1/I2，I2一般取5A，根据用户需要也可选1A或其他电流。
CT2为玻膜合金制成的微型电流互感器，K2（CT2的变比）一般取5A/5mA（为1000倍），原边输入电流(I2)的5％～120％(250mA～6A)范围内比差非线度为±0.1％，负载阻抗
(R)≤100Ω，角差非线度±5角分。R取值与ADE7758输入量程有关。
图3 电流采样电路
ADE7758具有6路24位Σ—ΔADC，采样速率最高为26kSPS，三路电流采样为差动输入，抗共模干扰能力较强，三路电压采样为单端输入。电压和电流信号最大输入为±0.5V，±0.25V，±0.125V，可编程增益控制。AD具有内部基准参考电压，若电度表的测量精度高于0.5级（如需制造0.2级，0.1级）时建议使用AD公司的高精度电压基准芯片（如ADR441B；2.500V±1mV，3PPm/℃）。
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