基于CSE7780芯片的计量插座方案

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、电压通道最大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