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SA9904B在電力參數(shù)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：介紹Sames公司推出的三相功率/電量測(cè)量專(zhuān)用集成電路芯片（ASIC）SA9904B的結(jié)構(gòu)、功能及其串行通信接口的時(shí)序；介紹該芯片在電力參數(shù)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電能測(cè)量芯片 電力參數(shù)測(cè)量 微控制器系統(tǒng)
引言
SA9904B芯片是Sames公司推出的三相功率/電量測(cè)量專(zhuān)用集成電路芯片（ASIC），可直接測(cè)量單相、雙相和三要輸電線路的有功電能、無(wú)功電能、電壓有效值和頻率值。該芯片具有SPI接口，外部微處理器可通過(guò)此接口讀取原始值，再根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，最后得到各項(xiàng)電力參數(shù)的測(cè)量值。
圖1 SA9904B內(nèi)部結(jié)構(gòu)
此芯片的功能包括：
實(shí)時(shí)測(cè)量三相有功/無(wú)功能量；
電壓有效值和頻率的測(cè)量；
片內(nèi)集成基準(zhǔn)參考電壓源；
具有SPI（串行外圍接口）總線接口；
芯片功耗低于60mW，具有靜電保護(hù)功能，工作溫度范圍寬。
1 SA9904B內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
SA9904B為混合模擬/數(shù)字信號(hào)的CMOS集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
內(nèi)部?jī)蓚�(gè)16位二階的∑-Δ模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，分別對(duì)電壓和電流模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，得到的瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流直接相乘得到瞬時(shí)功率。瞬時(shí)功率進(jìn)行低通濾波處理得到瞬時(shí)有功功率，而瞬時(shí)無(wú)功功率通過(guò)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行移相90°處理后得到。瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率經(jīng)過(guò)數(shù)字-頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成正比的脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被有功電能和無(wú)功電能計(jì)數(shù)器隨著時(shí)間進(jìn)行累加。芯片內(nèi)部設(shè)有電壓過(guò)零檢測(cè)電路，電壓每過(guò)零點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)寬度是1ms的脈沖，被頻率寄存器累加起來(lái)。電壓有效值是通過(guò)累加每個(gè)瞬時(shí)電壓采樣值并進(jìn)行數(shù)字處理后得到的。
該芯片直接測(cè)量每相電路的四個(gè)參數(shù)：有功電能、無(wú)功電能、電壓有效值和頻率值。其余電力參數(shù)，如電流、功率等，需要通過(guò)微控制器根據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算才能得到。
為了提高輸入信號(hào)的測(cè)量精度，SA9904B的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用了∑-Δ調(diào)制技術(shù)，以提高其在基帶內(nèi)輸入信號(hào)的信噪比。
2 SA9904B引腳及功能
SA9904B的引腳如圖2所示。
GND為模擬地。
VDD為電源的正極。當(dāng)使用分流電阻檢測(cè)電流時(shí)，接+2.5V電壓；當(dāng)使用電流互感器時(shí)，接+5V電壓。
VSS為電源負(fù)極。當(dāng)使用分流電阻檢測(cè)電流時(shí)，接-2.5V電壓；當(dāng)使用電流互感器時(shí)，接0V電壓。
IVP1、IVP2、IVP
[1] [2] [3]
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