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ATT7022E应用笔记
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你可能喜欢实物图ATT7022是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线应用。 集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路。能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复费率多功能电能表的需求。支持全数字域的增益、相位校正，即纯软件校表。有功、无功电能脉冲输出CF1、CF2提供瞬时有功、无功功率信息，可以直接接到标准表，进行误差校正。详细校表方法请参考第三部分校表方法 。可以对基波有功、无功功率进行测量，提供脉冲输出CF3和CF4提供瞬时基波有功功率以及基波无功功率信息，可直接用于基波的校正。提供两类视在能量输出，RMS视在能量以及PQS视在能量，CF3和CF4也可被配置为视在能量脉冲输出。 提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递。
内部结构1 RESET 输入 ATT7022B 复位管脚低电平有效内部有 47K 上拉电阻2 SIG 输出 ATT7022B 上电复位或者异常原因重新启动时，SIG 将变为低电平。当外部 MCU 通过 SPI 写入较表数据后，SIG 将立即变为高电平3,4 V1P/V1N 输入 A 相电流信道正，负模拟输入引脚。完全差动输入方式，正常工作最大输入 Vpp 为 ± 1.5V，两个引脚内部都有 ESD 保护电路,最大承受电压为± 6V5 REFCAP 输出 基准 2.4V，可以外接；该引脚应使用 10uF 电容并联 0.1uF 电容进行去耦管脚图6,7 V3P/V3N 输入 B 相电流信道正，负模拟输入引脚。完全差动输入方式，正常工作最大输入 Vpp 为 ± 1.5V，两个引脚内部都有 ESD 保护电路,最大承受电压为± 6V8 AGND 电源 模拟电路(即ADC 和基准源)的接地参考点9,10 V5P/V5N 输入 C 相电流信道正，负模拟输入引脚。完全差动输入方式，正常工作最大输入Vpp为± 1.5V， 两个引脚内部都有ESD保护电路,最大承受电压为± 6V11 REFOUT 输出 基准电压输出，用作外部信号的直流偏置12 AVCC 电源 该引脚提供 ATT7022B 模拟电路的电源，正常工作电源电压应保持在 5V ± 5%，为使电源的纹波和噪声减小至最低程度，该引脚应使用 10uF 电容并联 0.1uF 电容进行去耦13,14 V2P/V2N 输入 A 相电压信道的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方式，正常工作最大输入 Vpp 为± 1.5V， 两个引脚内部都有 ESD 保护电路,最大承受电压为± 6V15 AGND 电源 模拟电路(即ADC 和基准源)的接地参考点16,17 V4P/V4N 输入 B 相电压信道的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方式，正常工作最大输入 Vpp 为± 1.5V， 两个引脚内部都有 ESD 保护电路,最大承受电压为± 6V18 AVCC 电源 该引脚提供 ATT7022B 模拟电路的电源，正常工作电源电压应保持在 5V ± 5%，为使电源的纹波和噪声减小至最低程度，该引脚应使用 10uF 电容并联 0.1uF 电容进行去耦19,20 V6P/V6N 输入 C 相电压信道的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方式正常工作最大输入Vpp为± 1.5V， 两个引脚内部都有ESD保护电路,最大承受电压为± 6V21，22 V7P/V7N 输入 第七路 ADC的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方式，正常工作最大输入Vpp为± 1.5V,两个引脚内部都有ESD保护电路,最大承受电压为± 6V23 GND 电源 数字地引脚24 TEST 输入 测试管脚，正常应用接地。 内有 47K 下拉电阻25 NC --- 不连接26 SEL 输入 三相三线低电平，三相四线高电平选择。 内部 300K 上拉电阻27 CF1 输出 有功电能脉冲输出，其频率反映合相平均有功功率的大小，常用于仪表有功功率的校验，也可以用作有功电能计量28 CF2 输出 无功电能脉冲输出，其频率反映合相平均无功功率的大小，常用于仪表无功功率的校验也可以用作无功电能计量29 NC --- 不连接30 CF3 输出 CF3：基波有功电能脉冲输出，其频率反映基波的合相平均有功功率的大小，常用于仪表基波有功功率的校验，也可以用作基波有功电能计量 CF3 也可配置为 RMS 视在电能脉冲输出31 CF4 输出 CF4:基波无功电能脉冲输出,其频率反映基波的合相平均无功功率的大小,常用于仪表基波无功功率的校验,也可以用作基波无功电能计量。 CF4 也可配置为 PQS 视在电能脉冲输出。32 NC --- 不连接33 VDD 电源 内核电源输出 3.0V。外接 10F 电容并联 0.1uF电容进行去耦34 VCC 电源 数字电源引脚；正常工作电源电压应保持在 5V ± 5%，该引脚应使用 10uF 电容并联 0.1uF 电容进行去耦35 CS 输入 SPI 片选信号，低电平有效，内部上拉 200K 电阻36 SCLK 输入 SPI 串行时钟输入（施密特）， 注意：上升沿放数据，下降沿取数据37 DIN 输入 SPI 串行数据输入（施密特），内部下拉 200K 电阻38 DOUT 输出 SPI 串行数据输出，CS 为高时高阻输出39 VDD 电源 内核电源输出 3.0V。外接 10uF 电容并联 0.1uF电容进行去耦40 REVP 输出 当检测到任意一相的有功功率为负时，输出高电平；当检测到各相有功功率都为正时，该引脚的输出又将复位到低电平41 VCC 电源 数字电源引脚；正常工作电源电压应保持在 5V ± 5%，该引脚应使用 10uF 电容并联 0.1uF 电容进行去耦42 OSCI 输入 系统晶振的输入端或是外灌系统时钟输入晶振频率为24.576MHz43 OSCO 输出 晶振的输出端44 GND 电源 数字地引脚
电源监控电路电源特性ATT7022B片内包含一个电源监控电路，连续对模拟电源（AVcc）进行监控。电源电压低于4V ± 5%时，芯片将被复位。这有利于电路上电和掉电时芯片的正确启动和正常工作。 电源监控电路被安排在延时和滤波环节中， 这在最大程度上防止了由电源噪声引发的错误。为保证芯片正常工作应对电源去耦，使AVcc的波动不超过5V±5% 。系统复位ATT7022B提供两种复位方式：硬件复位和软件复位。硬件复位通过外部引脚RESET完成，RESET引脚内部有47K电阻上拉，所以正常工作时为高电平，当RESET出现大于20us的低电平时，ATT7022B进入复位状态，当RESET变为高电平时ATT7022B将从复位状态进入正常工作状态。系统复位软件复位通过SPI口完成，当往SPI口写入0xD3命令后，系统进行一次复位，复位之后ATT7022B从初始状态开始运行。ATT7022B在复位状态下SIG为高电平，当ATT7022B从复位到工作状态之后，大约经过500us左右，SIG将从高电平变为低电平，此时芯片开始进入正常工作状态，方可写入校表数据，一旦写入校表数据之后，SIG又会立刻变为高电平。模数转换ATT7022B片内集成了6路16位的ADC，采用双端差分信号输入。输入最大的正弦信号有效值是1v。建议将电压通道Un对应到ADC的输入选在0.5v左右，而电流通道Ib时的ADC输入选在0.1v左右。电压相序检测ATT7022B可以对电压的相序进行检测，三相四线与三相三线模式的电压相序检测依据不完全一样。三相四线模式下电压相序检测按照A/B/C三相电压的过零点顺序进行判断，电压相序正确的依据是当A相电压过零之后，B相电压过零，然后才是C相电压过零。否则电压错序。另外只要当A/B/C三相电压中任何一相没有电压输入时，ATT7022B也认为是电压错序。三相三线模式下电压相序检测按照A相电压与C相电压的夹角进行判断，当A相电压与C相电压的夹角在300度左右时，才认为电压相序正常否则判断电压出现错序。电压相序的标志存放于状态标志寄存器SFlag中， SFlag 的Bit3为1表示A/B/C电压出现错序， SFlag 的Bit3为0表示A/B/C电压相序正确。电流相序检测ATT7022B可以对电流的相序进行检测电流相序检测，按照A/B/C三相电流的过零点顺序进行判断，电流相序正确的依据是当A相电流过零之后，B相电流过零，然后才是C相电流过零。否则电流错序。另外只要当A/B/C三相电流中任何一相电流丢失，ATT7022B也认为是电流错序。电流相序的标志存放于状态标志寄存器SFlag中， SFlag 的Bit4为1表示A/B/C电流出现错序， SFlag 的Bit4为0表示A/B/C电流相序正确。功率方向判断ATT7022B实时提供功率的方向指示，方便实现四象限功率计量。负功率指示REVP：当检测到三相中任意一相的有功功率为负，则REVP输出高电平，直到下次检测到所有相的有功功率都为正时，REVP才恢复为低电平。功率方向指示寄存器PFlag；用于指示A/B/C/合相的有功以及无功功率的方向。Bit0-3：分别表示A、B、C、合相的有功功率的方向，0表示为正，1表示为负。Bit4-7：分别表示A、B、C、合相的无功功率的方向，0表示为正，1表示为负。失压检测ATT7022B可以根据设定的阈值电压对A/B/C三相电压是否失压进行判断。阈值电压可以通过失压阈值设置寄存器FailVoltage进行设定。ATT7022B上电复位后失压阈值设置会根据当前选择的工作模式(三相三线/三相四线)默认设置为不同的参数。在不对电压有效值进行校正时三相四线模式的失压阈值在电压通道输入50mv左右，而三相三线模式的失压阈值在电压通道输入300mv左右。如果对电压有效值进行了校正，则必须重新设定失压阈值设置寄存器FailVoltage，设置方法参考失压阈值设定部分。失压状态可以通过状态标志寄存器Sflag进行表示。状态标志寄存器SFlag的Bit0/1/2=1时分别表示A/B/C三相电压低于设定的阈值电压；当A/B/C三相电压高于设定的阈值电压时Bit0/1/2=0。
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