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宴刘冉富
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1 珠海炬力集成电路设计有限公司 ATT7021 用户手册 Page 1of 10

2 ATT7021 用户说明特点线性度好一点校准误差可以保证误差小于 0.1 动态工作范围大于高频输出脉冲适宜于计算机数据处理低频输出脉冲能直接驱动脉冲电机电流通道增益可调在电流通道输入端可以使用小的电阻值锰铜具有真正的反窃电功能逻辑输出 REVP 用于监测负功率, 能够精确测量正负两个方向的有功功率, 且以同一个方向累计电能具有防潜动功能可靠性好 5V 单电源工作低功耗具有电源监控电路监测掉电状况同时具有参考电压输出无跳变的 CF 输出使调表更快捷更准确具有完全的自主知识产权具有四项专利完全兼容 ADE7755 已申请四项国家专利, 申请专利号为 X ATT7021 有 24 脚 DIP 和 SSOP 两种封装 DV DD AC/DC AV DD NC V1P V1N V2N V2P RESET REF AGND SCF ATT7021 顶视图 F1 F2 CF DGND REVP NC CLKOUT CLKIN G0 G1 S0 S1 引脚排列图 DIP 和 SSOP 不按比例 Page 2of 10

3 ATT7021 IC 内部框图 G0 G1 REFin/out AGND ATT7021 SCF S0 S1 REVP CF F1 F V1P V1N 5 6 ADC R 2.5V 参考电压 LPF HPF 数字 LPF 频率转换器 9 RESET V2P V2N 8 7 ADC LPF HPF 乘法器 17 CLKIN 电源管理电路数字信号处理 18 CLKOUT AVDD AC/DC DVDD DGND 管脚描述管脚号符号说明 1, 3 AV DD, DV DD 模拟电源数字电源引脚 2 AC/DC 高通滤波器选择脚 4,19 NC 不连接 5, 6 V 1P, V 1N, 电流取样信号输入 7, 8 V 2N, V 2P, 电压取样信号输入 9 RESET 复位引脚 10 REF 参考电压引脚 11,21 AGND,DGND 模拟地和数字地 12 SCF 校验频率选择 13,14 S1,S0 频率转换系数选择引脚 15,16 G1,G0 通道 1 增益选择 17,18 CLKIN,CLKOUT 外部时钟输入频率输出 20 REVP 负向有功功率指示信号 22 CF 高频脉冲输出 23,24 F2, F1 低频脉冲输出注 )CF 作为校验端见应用原理图 Page 3of 10

4 技术参数电气特性 (Ta=25,AV DD =5V, DV DD =5V, f OSC = MHz, θ (V i ~V v ) = 0) 测量项目符号测量条件正电源电流 Idd Vv=0.248V Vi=1.75mV 测量点电源输出最小典型最大单位 ma 参考电压 Vref Vv,Vi=0 Pin V 参考电压温度系数 δ 改变温度进行测试 Pin ppm/ 逻辑输出 REVP F1 F2 CF ϕ=π,ι SOURCE =10mA, DV DD =5V ϕ=0,ι SINK =10mA, DV DD =5V Ι SOURCE =10mA, DV DD =5V Ι SINK =10mA, DV DD =5V Pin9 Pin22 Pin23 Pin V 0.5 V 高电平 4 V 低电平 0.5 逻辑输入 SCF S0,S1 G0,G1 AC/DC Reset DV DD =5V±5% 高电平 4.5 低电平 0.8 启动电流 I STAR DV DD =5V 见指标说明部分精度 E 动态范围 G=1,2,8,16. Pin 极限参数 ( T = 25 ) 项目符号极值单位数字电源电压 DV DD V 模拟电源电压 AV DD V 电流采样电压 V V 6 6 V 电压采样电压 V i 6 6 V 工作温度 T opr 贮藏温度 T str O C O C Page 4of 10

5 指标说明 1) 模拟输入的范围 a. 模拟输入的带宽为 14KHz 时钟为 3.58MHz 时 b. 电流通道 V1P/V1N 的输入范围为 0 470mV 这是最大差动峰值正弦波时电压有效值为 330mV 对应 G=1 时电压通道 V2P/V2N 的输入范围为 0 660mV 最大差动峰值有效值 466mV 2) 百分比误差 ATT7021 的电能测量误差用下式定义百分比误差测量值真值真值 100 ATT7021 在动态范围内误差小于 0.1 3) 启动电流及防潜动 ATT7021 包括一个空载阈值和启动电流特性具有防潜动功能 ATT7021 设定了一个最小输出频率当负载产生的频率低于这个最小频率时 ATT7021 的高频输出和低频输出都没有脉冲输出这个最小输出频率是满度输出频率对应的 F1-4 的 %, 见下表例如某电度表的仪表常数为 100imp/kWhr F1 F2 选用的 F1-4 为 3.4Hz SCF 1 那么在 F1 或 F2 端的最小输出频率是 3.4Hz 的 % 即为 Hz CF 端的最小输出频率是 Hz(64 F1Hz) 由于 100imp/kWhr 是指每千瓦小时对应需要 ATT7021 输出 100 个脉冲, 那么这段时间内的 F1/F2 的频率就可以计算求出 100imp/h 100/ Hz 1 小时之内平均 1kW 功率负载时对应的要求 ATT7021 输出 F1/F2 的频率为 Hz 那么 Hz 对应的负载功率即为 / kW 因此空载阈值等效于 1.7W 负载在 220V 情况下对应的电流即为 8mA 这就是电能表的启动电流这个值与 IEC1036 规定的比较后者要求启动电流 0.4%Ib 基本电流对于 Ib 为 5A 的电度表 0.4%Ib 是 20mA ATT7021 抗混叠滤波器的设计抗混叠滤波器是一种低通滤波器它放置在 ADC 的模拟输入之前为了防止由于采样可能引起的混叠也称失真必须采用抗混叠滤波器下图示意了这种混叠效应 ATT7021 内部使用 2 个 16 位二阶 - 模数转换器对电压和电流信号进行采样数字化它具有很高的采样速率采样速率为 895KHz 从上图中可以看出大于 450KHz 称为奈奎斯特频率那些频率分量黑色箭头所示的频率在 450KHz 以下形成镜像或混叠频率空心箭头所示的频率这是 ADC 固有的特性不管什么样的 ADC 都有这种特性从上面的图示可可以看出只有靠近采样频率 895KHz 的镜像频率才能进入对电能表有用的带宽即 0 2KHz 因此可以使用一种非常简单的低通滤波器对高频 895Khz 分量进行衰减从而防止有用频带内的失真或者称为混叠我们这里使用最简单的 RC 滤波器通常我们选择 R 1 KΩ C 0.01uF 即 10nF 在通用的数字电子设计中容值为 0.01uF 的电容是非常通用的这是我们选择 0.01uF 的原因正如为什么选 3.58M 为主时钟一样因为 3.58M 是彩色电视机中用晶体非常常见这时 3dB 带宽为 15.8KHz Page 5of 10

6 应用资料 1 ATT7021 低频脉冲输出 F1/F2 的频率与两个通道输入电压的关系是这样的式中 F = 8.06 V1 V2 G F1-4 /V 2 REF F----- 引脚 F1 F2 输出的脉冲频率 Hz V1---- 通道 1 差动输出电压有效值 V V2---- 通道 2 差动输入电压有效值 V G G1G0=00 对应 G=1 G1G0=01 对应 G=2 G1G0=10 对应 G=8 G1G0=11 对应 G=16 VREF---- 基准电压 2.5V 8% (V) F 由主时钏 CLKIN 分频获得分频系数由 S0 和 S1 确定见表 II 2 ATT7021 的高频输出脉冲 CF 用于电能表的校验 CF 的频率是 F1/F2 频率的整数倍具体两者之间的关系由 SCF S1 S0 的状态决定详见表 II F1 和 F2 的输出频率 100imp/kWhr S1, S0 SCF 与频率输出的关系 ( 满度输入 ) 表 I 表 II SCF,S1,S0 F 1-4 F1/2 (Hz) CF(Hz) I MAX F1 and F2 (Hz) F1,F A F1,F F1,F2 25 A F1,F2 40 A F1,F2 60 A F1,F2 80 A F1,F2 120 A F1,F2 注 : 1) 用户可以根据上表的频率选择 F1,F2 的最高输出频率来驱动计度器 2 CF 频率输出作为仪表校验使用同时在多费率电能表应用中可以作为有功功率的累积对象 3 用 ATT7021 设计电能表如何选择 F1/F2 及 CF 的频率用户可以从表 II 所给出的 4 个频率 Hz 中选择一个这个频率决定了 F1/F2 的最高输出频率这 4 个频率是针对仪表常数为 100imp/kWhr 最大电流为 10A 120A 之间的电能表设计的上表 I 中列出了在线电压为 220VAC 情况下几种最大电流对应的输出频率它是这样计算出来的 U I MAX F = C 其中 C 为脉冲常数单位 imp/kwhr U 为线电压有效值 I max 为最大电流如 Imax 120A 则 F / Hz 很显然 ATT7021 的 F1/F2 的频率输出完全满足表 I 中 F1/F2 的频率范围的要求通常的一个设计准则就是在最大负载时流过的电流值通过锰铜所产生的电压值不应超过 ATT7021 电流通道的半满度值这样考虑是为了能够适应准确计量过流信号时的电能消耗和电流峰峰值短时过高时的电能消耗 Page 6of 10

7 应用线路图 PCB 设计要点 1 一定要注意系统能够模拟地与系统数字地分开通过一点相接 M 晶体的接地电容接数字地 3 系统的电源电路接地点为系统的数字地 4 ATT7021 的 AGND PIN 为 IC 模拟地设计 PCB 时必须接系统模拟地 5 ATT7021 的 DGND PIN 为 IC 数字地设计 PCB 时必须接系统数字地 6 PCB 模拟铺地尽可能大 7 电流采样模拟输入走线尽可能短并且要求对称 8 ATT7021 参考电压输出 PIN VREF 的电容靠近 IC 管脚电容接系统模拟地 9 注意抗混叠滤波器的电容值为 0.01uF 10nF 下面是应用线路参考 PCB Page 7of 10

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9 BOM: Part Used PartType Designators DW1 XT J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 JP6 JP7 JP8 JP9 JP U C2 C4 C5 C8 C9 C10 C16 C nF C11 C12 C13 C UF/250V C K R K R6 R7 R8 R K R K R K R K R5 R U/50V C3 C K420 RV K R P C17 C K R K R R2 R3 R K R14 R K R11 R12 R /5W R U/16V C R10 Page 9of 10

10 U/25V C ATT7021 U IN4007 D1 D LED D NEC2501 PS WS78L05 U1 Page 10of 10

双竞具体产品名称

双竞具体产品名称概述双竞集成脉冲输出的电能计量集成电路 GC7755A 是一种高准确度电能测量集成电路它只在 ADC 和基准源中使用模拟电路, 所有其它信号处理 ( 如相乘和滤波 ) 都使用数字电路, 这使 GC7755A 在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性 GC7755A 引脚 F1 和 F2 以较低频率形式输出有功功率平均值, 能直接驱动机电式计度器或与微控制器 (MCU) 接口引脚