MCP39F501 典 型 应 用 单 相 双 线 应 用 原 理 图 V 负 载 1 μf 0.1 μf 0.1 μf m 1m 2m 4m 1k 33 nf 1k 33 nf I1+ I1- AV DD DV DD RESET REFIN/OUT+ UART_TX

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1 带 计 算 和 事 件 检 测 功 能 的 单 相 功 率 监 视 IC 特 性 : 功 率 监 视 精 度 能 够 在 4000:1 的 动 态 范 围 内 实 现 0.1% 的 误 差 快 速 校 准 程 序 可 编 程 事 件 通 知, 例 如 过 流 电 压 跌 落 和 浪 涌 保 护 512 字 节 用 户 可 访 问 EEPROM( 通 过 页 读 / 写 命 令 实 现 ) 非 易 失 性 片 上 存 储 器, 无 需 外 部 存 储 器 快 速 16 位 处 理 内 核 上 内 置 计 算 功 能 - 有 功 功 率 无 功 功 率 和 视 在 功 率 - 真 实 RMS 电 流 和 RMS 电 压 - 工 频 和 功 率 因 数 支 持 双 线 串 行 协 议, 利 用 双 线 通 用 异 步 收 发 器 (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART) 接 口 在 一 条 总 线 上 支 持 多 个 器 件 低 漂 移 内 部 参 考 电 压,10 ppm/ C( 典 型 值 ) 28 引 脚 5x5 QFN 封 装 扩 展 级 温 度 范 围 :-40 C 至 +125 C 应 用 : 实 时 测 量 交 流 / 直 流 电 源 的 输 入 功 率 智 能 配 电 单 元 说 明 : MCP39F501 是 一 款 高 度 集 成 的 单 相 功 率 监 视 IC, 用 于 实 时 测 量 交 流 / 直 流 电 源 配 电 单 元 和 工 业 应 用 的 输 入 功 率 它 包 括 双 通 道 Δ-Σ ADC 16 位 计 算 引 擎 EEPROM 和 灵 活 的 双 线 接 口 借 助 集 成 低 漂 移 参 考 电 压 低 至 10 ppm/ C 的 温 漂, 加 上 各 测 量 通 道 上 94.5 db 的 SINAD 性 能, 此 器 件 能 够 在 4000:1 的 动 态 范 围 内 实 现 精 度 优 于 0.1% 的 设 计 封 装 类 型 MCP39F501 5x5 QFN* DR D GND MCLR DV DD D GND REFIN+/OUT DIO MODE/DIR NC NC A GND AN_IN/DIO2 V1+ UART_RX 4 EP 18 V1-29 COMMON A 5 17 I1- OSCI 6 16 I1+ OSCO 7 15 A1/DIO 功 能 框 图 * 包 含 外 露 散 热 焊 盘 (EP); 见 表 3-1 NC NC RESET AV DD UART_TX COMMON B A0/DIO0 OSCI 时 序 生 成 AV DD A GND DV DD D GND OSCO 内 部 振 荡 器 I1+ I1- + PGA - 24 位 Δ-Σ 多 级 调 制 器 ADC SINC 3 数 字 滤 波 器 16 位 内 核 闪 存 UART 串 行 接 口 UART_TX UART_RX MODE/DIR V1+ V1- + PGA - 24 位 Δ-Σ 多 级 调 制 器 ADC SINC 3 数 字 滤 波 器 计 算 引 擎 (CE) 可 配 置 数 字 输 出 A0/DIO0 A1/DIO1 AN_IN/DIO2 AN_IN/DIO2 10 位 SAR ADC DIO3 DS A_CN 第 1 页

2 MCP39F501 典 型 应 用 单 相 双 线 应 用 原 理 图 V 负 载 1 μf 0.1 μf 0.1 μf m 1m 2m 4m 1k 33 nf 1k 33 nf I1+ I1- AV DD DV DD RESET REFIN/OUT+ UART_TX 0.1 μf 至 MCU UART 1k V1-33 nf 720 k V1+ UART_RX MCP39F501 1k 33 nf MODE/DIR ( 可 选 ) 至 MCU UART +3.3V N.C. 悬 空 在 PCB 上 连 接 NC NC NC NC DR COMMON A,B A0/DIO0 A1/DIO1 DIO3 多 个 器 件 的 地 址 设 置 或 带 事 件 功 能 的 报 警 MCP9700A TEMPIN/DIO2 DIO2 4MHz OSCO OSCI D GND A GND 22 pf 22 pf ( 可 选 ) 0.47 μf V MCP μf 470 μf N L DGND A GND DS A_CN 第 2 页

3 1.0 电 气 特 性 绝 对 最 大 值 DV DD 至 4.5V AV DD 至 4.0V 数 字 输 入 和 输 出 相 对 于 A GND 的 电 压 V 至 4.0V 模 拟 输 入 (I+ I- V+ 和 V-) 相 对 于 A GND 的 电 压...-2V 至 +2V V REF 输 入 相 对 于 A GND 的 电 压 V 至 AV DD + 0.6V 流 出 D GND 引 脚 的 最 大 电 流 ma 流 入 DV DD 引 脚 的 最 大 电 流 ma 数 字 IO 的 最 大 输 出 灌 电 流...25 ma 数 字 IO 的 最 大 拉 电 流...25 ma 存 储 温 度 C 至 +150 C 环 境 温 度 ( 施 加 电 源 时 ) C 至 +125 C 引 脚 焊 接 温 度 (10 秒 ) C 模 拟 输 入 的 ESD(HBM 和 MM) kv,200v 所 有 其 他 引 脚 的 ESD(HBM 和 MM) kv,200v 注 : 如 果 器 件 的 工 作 条 件 超 过 上 述 最 大 值, 可 能 对 器 件 造 成 永 久 性 损 坏 上 述 数 值 仅 是 工 作 条 件 最 大 值, 我 们 建 议 不 要 使 器 件 工 作 在 最 大 值 甚 至 超 过 最 大 值 的 条 件 下 器 件 长 时 间 工 作 在 最 大 值 条 件 下, 其 可 靠 性 可 能 受 到 影 响 1.1 规 范 表 1-1: 电 气 特 性 电 气 规 范 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 所 有 参 数 的 适 用 条 件 均 为 AV DD 和 DV DD = 2.7 至 3.6V,T A = -40 C 至 +125 C,MCLK = 4 MHz, PGA 增 益 = 1 特 性 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 功 率 测 量 有 功 功 率 ( 注 2) P ±0.1 % 电 流 通 道 上 的 动 态 范 围 为 4000:1( 注 1) 无 功 功 率 ( 注 2) Q ±0.1 % 电 流 通 道 上 的 动 态 范 围 为 4000:1( 注 1) 视 在 功 率 ( 注 2) S ±0.1 % 电 流 通 道 上 的 动 态 范 围 为 4000:1( 注 1) 电 流 RMS( 注 2) I RMS ±0.1 % 电 流 通 道 上 的 动 态 范 围 为 4000:1( 注 1) 电 压 RMS( 注 2) V RMS ±0.1 % 电 压 通 道 上 的 动 态 范 围 为 4000:1( 注 1) 功 率 因 数 ( 注 2) ±0.1 % 工 频 ( 注 2) V RMS ±0.1 % 校 准 计 算 和 事 件 检 测 时 间 自 动 校 准 时 间 t CAL 2 N x (1/f LINE ) ms 注 7 计 算 和 事 件 检 测 的 最 短 t CALC_EVENT 2 N x (1/f LINE ) ms 时 间 电 压 跌 落 检 测 的 最 短 时 间 t AC_DROP 请 参 见 ms 注 4 第 7.7 节 注 1: 规 范 由 设 计 和 特 性 确 保 ; 未 经 生 产 测 试 2: 根 据 读 取 的 寄 存 器 值 计 算 3: 当 频 率 为 50/60 Hz 时,V IN = 1V PP = 353 mv RMS 4: 仅 适 用 于 电 压 跌 落 和 电 压 浪 涌 事 件 5: 变 化 仅 适 用 于 内 部 时 钟 和 UART 所 有 计 算 的 输 出 量 均 按 照 各 自 规 范 中 列 出 的 性 能 进 行 温 度 补 偿 6: 适 用 于 所 有 增 益 失 调 误 差 和 增 益 误 差 取 决 于 PGA 增 益 设 置 有 关 典 型 性 能, 请 参 见 第 2.0 节 典 型 性 能 曲 线 7: N = 累 积 间 隔 参 数 寄 存 器 (0x005A) 中 的 值 此 寄 存 器 的 默 认 值 为 2, 即 50 Hz 线 路 的 T CAL = 80 ms DS A_CN 第 3 页

4 表 1-1: 电 气 特 性 ( 续 ) 电 气 规 范 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 所 有 参 数 的 适 用 条 件 均 为 AV DD 和 DV DD = 2.7 至 3.6V,T A = -40 C 至 +125 C,MCLK = 4 MHz, PGA 增 益 = 1 特 性 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 24 位 Δ-Σ ADC 性 能 模 拟 输 入 V IN V 绝 对 电 压 模 拟 输 入 A IN 1 na 泄 漏 电 流 差 分 输 入 电 压 范 围 (I1+ I1-), (V1+ V1-) -600/ 增 益 +600/ 增 益 mv V REF = 1.2V, 与 V REF 成 比 例 失 调 误 差 V OS mv 失 调 误 差 漂 移 0.5 µv/ C 增 益 误 差 GE % 注 6 增 益 误 差 漂 移 1 ppm/ C 差 分 输 入 阻 抗 Z IN 232 k G = k G = 2 72 k G = 4 38 k G = 8 36 k G = k G = 32 信 噪 比 和 失 真 比 SINAD db 注 3 总 谐 波 失 真 THD dbc 注 3 信 噪 比 SNR db 注 3 无 杂 散 动 态 范 围 SFDR 111 db 注 3 串 扰 CTALK -122 db 交 流 电 源 抑 制 比 AC PSRR -73 db AV DD 和 DV DD = 3.3V + 0.6V PP, 100 Hz,120 Hz,1 khz 直 流 电 源 抑 制 比 DC PSRR -73 db AV DD 和 DV DD = 3.0 至 3.6V 直 流 共 模 抑 制 比 DC CMRR -105 db V CM 从 -1V 变 为 +1V 10 位 SAR ADC 的 温 度 测 量 性 能 分 辨 率 N R 10 位 绝 对 输 入 电 压 V IN D GND D GND V 模 拟 电 压 源 的 推 荐 阻 抗 R IN 2.5 k 积 分 非 线 性 I NL ±1 ±2 LSb 注 1: 规 范 由 设 计 和 特 性 确 保 ; 未 经 生 产 测 试 2: 根 据 读 取 的 寄 存 器 值 计 算 3: 当 频 率 为 50/60 Hz 时,V IN = 1V PP = 353 mv RMS 4: 仅 适 用 于 电 压 跌 落 和 电 压 浪 涌 事 件 5: 变 化 仅 适 用 于 内 部 时 钟 和 UART 所 有 计 算 的 输 出 量 均 按 照 各 自 规 范 中 列 出 的 性 能 进 行 温 度 补 偿 6: 适 用 于 所 有 增 益 失 调 误 差 和 增 益 误 差 取 决 于 PGA 增 益 设 置 有 关 典 型 性 能, 请 参 见 第 2.0 节 典 型 性 能 曲 线 7: N = 累 积 间 隔 参 数 寄 存 器 (0x005A) 中 的 值 此 寄 存 器 的 默 认 值 为 2, 即 50 Hz 线 路 的 T CAL = 80 ms DS A_CN 第 4 页

5 表 1-1: 电 气 特 性 ( 续 ) 电 气 规 范 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 所 有 参 数 的 适 用 条 件 均 为 AV DD 和 DV DD = 2.7 至 3.6V,T A = -40 C 至 +125 C,MCLK = 4 MHz, PGA 增 益 = 1 特 性 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 微 分 非 线 性 D NL ±1 ±1.5 LSb 增 益 误 差 G ERR ±1 ±3 LSb 失 调 误 差 E OFF ±1 ±2 LSb 温 度 测 量 速 率 f LINE /2 N sps 注 7 时 钟 和 时 序 UART 波 特 率 UDB 4.8 kbps 有 关 协 议 的 详 细 信 息, 请 参 见 第 3.2 节 主 时 钟 和 晶 振 频 率 f MCLK -2% 4 +2% MHz OSCO 引 脚 上 的 容 性 负 载 COSC2 15 pf 使 用 外 部 时 钟 驱 动 器 件 时 内 部 振 荡 器 容 差 f INT_OSC 2 % 仅 -40 C 至 +85 C( 注 5) 内 部 参 考 电 压 内 部 参 考 电 压 容 差 V REF -2% % V 温 度 系 数 TCV REF 10 ppm/ C T A = -40 C 至 +85 C, VREFEXT = 0 输 出 阻 抗 ZOUTV REF 2 k 电 流,V REF+ AI DD V REF 40 µa 参 考 电 压 输 入 输 入 电 容 10 pf V REF+ 引 脚 上 的 绝 对 电 压 V REF+ A GND + 1.1V A GND + 1.1V V 电 源 规 范 工 作 电 压 AV DD 和 DV DD V 确 保 内 部 上 电 复 位 信 号 的 DV DD 启 动 电 压 V POR D GND 0.7 V 确 保 内 部 上 电 复 位 信 号 的 DV DD 上 升 率 确 保 内 部 上 电 复 位 信 号 的 AV DD 启 动 电 压 SDV DD 0.05 V/ms 0.1s 内 为 0 3.3V, 60 ms 内 为 0 2.5V V POR A GND 2.1 V 确 保 内 部 上 电 复 位 信 号 的 AV DD 上 升 率 SAV DD V/ms 50 ms 内 为 0 2.4V 注 1: 规 范 由 设 计 和 特 性 确 保 ; 未 经 生 产 测 试 2: 根 据 读 取 的 寄 存 器 值 计 算 3: 当 频 率 为 50/60 Hz 时,V IN = 1V PP = 353 mv RMS 4: 仅 适 用 于 电 压 跌 落 和 电 压 浪 涌 事 件 5: 变 化 仅 适 用 于 内 部 时 钟 和 UART 所 有 计 算 的 输 出 量 均 按 照 各 自 规 范 中 列 出 的 性 能 进 行 温 度 补 偿 6: 适 用 于 所 有 增 益 失 调 误 差 和 增 益 误 差 取 决 于 PGA 增 益 设 置 有 关 典 型 性 能, 请 参 见 第 2.0 节 典 型 性 能 曲 线 7: N = 累 积 间 隔 参 数 寄 存 器 (0x005A) 中 的 值 此 寄 存 器 的 默 认 值 为 2, 即 50 Hz 线 路 的 T CAL = 80 ms DS A_CN 第 5 页

6 表 1-1: 电 气 特 性 ( 续 ) 电 气 规 范 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 所 有 参 数 的 适 用 条 件 均 为 AV DD 和 DV DD = 2.7 至 3.6V,T A = -40 C 至 +125 C,MCLK = 4 MHz, PGA 增 益 = 1 特 性 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 工 作 电 流 I DD 13 ma 数 据 EEPROM 存 储 器 单 元 可 擦 写 次 数 EPS 100,000 E/W 自 定 时 写 周 期 时 间 T IWD 4 ms 刷 新 前 的 总 擦 / 写 次 数 R REF 10,000,000 E/W 特 性 保 持 时 间 T RETDD 40 年 假 设 没 有 违 反 其 他 规 范 编 程 期 间 的 电 源 电 流 I DDPD 7 ma 注 1: 规 范 由 设 计 和 特 性 确 保 ; 未 经 生 产 测 试 2: 根 据 读 取 的 寄 存 器 值 计 算 3: 当 频 率 为 50/60 Hz 时,V IN = 1V PP = 353 mv RMS 4: 仅 适 用 于 电 压 跌 落 和 电 压 浪 涌 事 件 5: 变 化 仅 适 用 于 内 部 时 钟 和 UART 所 有 计 算 的 输 出 量 均 按 照 各 自 规 范 中 列 出 的 性 能 进 行 温 度 补 偿 6: 适 用 于 所 有 增 益 失 调 误 差 和 增 益 误 差 取 决 于 PGA 增 益 设 置 有 关 典 型 性 能, 请 参 见 第 2.0 节 典 型 性 能 曲 线 7: N = 累 积 间 隔 参 数 寄 存 器 (0x005A) 中 的 值 此 寄 存 器 的 默 认 值 为 2, 即 50 Hz 线 路 的 T CAL = 80 ms 表 1-2: 串 行 直 流 特 性 电 气 规 范 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 所 有 参 数 的 适 用 条 件 均 为 AV DD 和 DV DD = 2.7 至 3.6 V,T A = -40 C 至 +125 C, MCLK = 4 MHz 特 性 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 高 电 平 输 入 电 压 V IH 0.8 DV DD DV DD V 低 电 平 输 入 电 压 V IL V SS 0.2 V SSD V 高 电 平 输 出 电 压 V OH 3 V I OH = -3.0 ma,v DD = 3.6V 低 电 平 输 出 电 压 V OL 0.4 V I OL = 4.0 ma,v DD = 3.6V 输 入 泄 漏 电 流 I LI 1 µa µa 仅 DIO 引 脚 表 1-3: 温 度 规 范 电 气 规 范 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 所 有 参 数 的 适 用 条 件 均 为 AV DD 和 DV DD = 2.7 至 3.6V 参 数 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 条 件 温 度 范 围 工 作 温 度 范 围 T A C 存 储 温 度 范 围 T A C 封 装 热 阻 热 阻,28 引 脚 5x5 QFN JA 35.3 C/W DS A_CN 第 6 页

7 2.0 典 型 性 能 曲 线 注 : 以 下 图 表 为 基 于 有 限 数 量 样 本 所 做 的 统 计, 仅 供 参 考 所 列 特 性 未 经 测 试, 不 做 任 何 担 保 在 一 些 图 表 中, 所 列 数 据 可 能 超 出 规 定 的 工 作 范 围 ( 如, 超 出 规 定 的 电 源 电 压 范 围 ), 因 而 不 在 担 保 范 围 内 注 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 AV DD = 3.3V,DV DD = 3.3V,T A = +25 C, 增 益 = 1,V IN = -0.5 dbfs(60 Hz 时 ) Measurement Error (%) 0.50% 0.40% 0.30% 0.20% 0.10% 0.00% -0.10% -0.20% -0.30% -0.40% -0.50% Current Channel Input Amplitude (mv PEAK ) 图 2-1: 有 功 功 率, 增 益 = 1 Frequency of Occurrence Total Harmonic Distortion (-dbc) 图 2-4: THD 直 方 图 RMS Current Error (%) 0.100% 0.050% 0.000% % % Input Voltage RMS (mv PP ) Total Harominc Distortion (dbc) G = 1 G = 2 G = 4 G = 8 G = 16 G = Temperature ( C) 图 2-2: RMS 电 流, 增 益 = 1 图 2-5: THD 温 度 曲 线 Amplitude (db) 0-20 f IN = Hz f D = 3.9 ksps pt FFT -60 OSR = 256 Dithering = Maximum Frequency (Hz) Frequency of Occurrence Signal-to-Noise and Distortion Ratio (db) 图 2-3: 频 谱 响 应 图 2-6: SNR 直 方 图 DS A_CN 第 7 页

8 注 : 除 非 另 外 说 明, 否 则 AV DD = 3.3V,DV DD = 3.3V,T A = +25 C, 增 益 = 1,V IN = -0.5 dbfs(60 Hz 时 ) Signal-to-Noise and Distortion Ration (db) G = 1 G = 2 30 G = 4 20 G = 8 10 G = 16 G = Temperature ( C) 图 2-7: SINAD 温 度 曲 线 Gain Error (%) G = 1 2 G = 2 1 G = G = G = 32 G = Temperature ( C) 图 2-8: 增 益 误 差 温 度 曲 线 Internal Voltage Reference (V) Temperature ( C) 图 2-9: 内 部 参 考 电 压 温 度 曲 线 DS A_CN 第 8 页

9 3.0 引 脚 说 明 表 3-1 列 出 了 引 脚 说 明 表 3-1: 引 脚 功 能 表 MCP39F501 5x5 QFN 符 号 功 能 1 MODE/DIR 用 于 RS-485 驱 动 器 的 单 器 件 或 多 器 件 模 式 与 方 向 控 制 2 NC 无 连 接 ( 必 须 悬 空 ) 3 NC 无 连 接 ( 必 须 悬 空 ) 4 UART_RX UART 通 信 RX 引 脚 5 COMMON A 共 用 引 脚 A, 将 连 接 到 COMMON B 6 OSCI 晶 振 连 接 引 脚 或 外 部 时 钟 输 入 引 脚 7 OSCO 晶 振 连 接 引 脚 8 NC 无 连 接 ( 必 须 悬 空 ) 9 NC 无 连 接 ( 必 须 悬 空 ) 10 RESET Δ-Σ ADC 的 复 位 引 脚 11 AV DD 模 拟 电 源 引 脚 12 UART_TX UART 通 信 TX 引 脚 13 COMMON B 共 用 引 脚 B, 将 连 接 到 COMMON A 14 A0/DIO0 地 址 选 择 引 脚 0/ 可 配 置 数 字 I/O 0 15 A1/DIO1 地 址 选 择 引 脚 1/ 可 配 置 数 字 I/O 1 16 I1+ 24 位 Δ-Σ ADC 的 同 相 电 流 通 道 输 入 17 I1-24 位 Δ-Σ ADC 的 反 相 电 流 通 道 输 入 18 V1-24 位 Δ-Σ ADC 的 反 相 电 压 通 道 输 入 19 V1+ 24 位 Δ-Σ ADC 的 同 相 电 压 通 道 输 入 20 AN_IN/DIO2 SAR ADC 的 模 拟 输 入 / 可 配 置 数 字 输 入 / 输 出 2 引 脚 21 A GND 模 拟 地 引 脚, 内 部 模 拟 电 路 的 返 回 路 径 22 DIO3 可 配 置 数 字 输 入 / 输 出 3 23 REFIN+/OUT 同 相 参 考 电 压 输 入 和 内 部 参 考 输 出 引 脚 24 D GND 数 字 地 引 脚, 内 部 数 字 电 路 的 返 回 路 径 25 DV DD 电 源 引 脚 26 MCLR 器 件 主 复 位 27 D GND 数 字 地 引 脚, 内 部 数 字 电 路 的 返 回 路 径 28 DR 数 据 就 绪 ( 必 须 悬 空 ) 29 EP 外 露 散 热 焊 盘 ( 将 连 接 到 D GND ) DS A_CN 第 9 页

10 3.1 单 / 多 器 件 模 式 和 方 向 引 脚 (MODE/DIR) 在 一 条 总 线 上 使 用 多 个 器 件 时, 此 引 脚 应 连 接 到 收 发 器 的 DIR 引 脚 以 进 行 方 向 控 制 这 将 导 致 引 脚 A0/DIO0 和 A1/DIO1 用 作 地 址 引 脚 A0 和 A1 如 果 需 要 其 他 器 件, 则 可 通 过 编 程 器 件 地 址 寄 存 器 来 使 用 四 个 以 上 的 器 件 对 于 此 操 作, 此 引 脚 上 应 连 接 一 个 4.7 k 的 下 拉 电 阻 如 果 仅 使 用 一 个 器 件, 则 应 在 上 电 复 位 (Power-on Reset,POR) 时 将 MODE 引 脚 驱 动 为 高 电 平, 从 而 使 引 脚 A0/DIO0 和 A1/DIO1 用 作 额 外 的 可 配 置 数 字 I/O (DIO) 3.2 UART 通 信 引 脚 (UART_TX 和 UART_RX) MCP39F501 器 件 包 含 一 个 异 步 全 双 工 UART UART 通 信 采 用 8 位 加 起 始 位 和 停 止 位 的 形 式 更 多 信 息, 请 参 见 第 4.2 节 UART 设 置 3.3 共 用 引 脚 (COMMON A 和 COMMON B) COMMON A 和 COMMON B 引 脚 是 MCP39F501 的 内 部 连 接 在 应 用 中, 这 两 个 引 脚 应 连 在 一 起 3.4 数 据 就 绪 引 脚 (DR) 数 据 就 绪 引 脚 指 示 新 的 Δ-Σ A/D 转 换 结 果 是 否 已 做 好 处 理 准 备 此 引 脚 仅 用 于 指 示, 应 悬 空 每 次 转 换 完 成 后, 数 据 就 绪 引 脚 上 将 出 现 低 电 平 脉 冲 以 指 示 转 换 结 果 就 绪, 同 时 计 算 引 擎 (Calculation Engine,CE) 中 产 生 中 断 此 脉 冲 与 工 频 同 步 并 具 有 预 定 义 的 恒 定 宽 度 注 : 此 引 脚 内 部 连 接 到 计 算 引 擎 的 IRQ, 应 悬 空 3.5 振 荡 器 引 脚 (OSCO/OSCI) OSCO 和 OSCI 为 器 件 提 供 主 时 钟 要 正 常 工 作, 应 在 这 些 引 脚 上 连 接 合 适 的 负 载 电 容 可 将 可 选 的 4 MHz 晶 振 连 接 到 这 些 引 脚 如 果 未 检 测 到 外 部 时 钟 源 的 晶 振, 则 将 由 内 部 4 MHz 振 荡 器 为 器 件 提 供 时 钟 3.7 模 拟 电 源 引 脚 (AV DD ) AV DD 是 MCP39F501 内 的 模 拟 电 路 的 电 源 引 脚 此 引 脚 需 要 合 适 的 旁 路 电 容, 并 应 保 持 在 2.7V 到 3.6V 之 间 以 确 保 器 件 正 常 工 作 建 议 使 用 0.1 μf 陶 瓷 电 容 3.8 数 字 电 源 引 脚 (DV DD ) DV DD 是 MCP39F501 内 的 数 字 电 路 的 电 源 引 脚 此 引 脚 需 要 合 适 的 旁 路 电 容, 并 应 保 持 在 2.7V 到 3.6V 之 间 以 确 保 器 件 正 常 工 作 建 议 使 用 0.1 μf 陶 瓷 电 容 3.9 可 配 置 数 字 输 入 / 输 出 引 脚 (DIOn) 这 些 数 字 I/O 引 脚 可 配 置 为 充 当 输 入 或 输 出 事 件 ( 例 如, 报 警 事 件 或 中 断 标 志 ), 具 体 取 决 于 器 件 配 置 更 多 信 息, 请 参 见 第 8.0 节 可 配 置 的 数 字 I/O 引 脚 (DIO 配 置 0x0046) 位 Δ-Σ ADC 差 分 电 流 通 道 输 入 引 脚 (I1+/I1-) I1- 和 I1+ 是 Δ-Σ ADC 的 两 个 全 差 分 电 流 通 道 输 入 通 道 的 线 性 区 和 规 定 区 取 决 于 PGA 增 益 此 区 域 对 应 的 差 分 电 压 范 围 为 ±600 mv PEAK / 增 益 (V REF = 1.2V) 每 个 In+/- 输 入 引 脚 相 对 于 A GND 的 最 大 绝 对 电 压 为 ±1V ( 无 失 真 ) 和 ±6V( 无 击 穿 的 连 续 电 压 ) 位 Δ-Σ ADC 差 分 电 压 通 道 输 入 (V1+/V1-) V1- 和 V1+ 是 Δ-Σ ADC 的 两 个 全 差 分 电 压 通 道 输 入 通 道 的 线 性 区 和 规 定 区 取 决 于 PGA 增 益 此 区 域 对 应 的 差 分 电 压 范 围 为 ±600 mv PEAK / 增 益 (V REF = 1.2V) 每 个 V N +/- 输 入 引 脚 相 对 于 A GND 的 最 大 绝 对 电 压 为 ±1V ( 无 失 真 ) 和 ±6V( 无 击 穿 的 连 续 电 压 ) 3.6 复 位 引 脚 (RESET) 此 引 脚 为 低 电 平 有 效, 拉 低 时 会 将 Δ-Σ ADC PGA 内 部 V REF 以 及 与 模 拟 前 端 相 关 的 其 他 模 块 置 于 复 位 状 态 此 输 入 为 施 密 特 触 发 输 入 DS A_CN 第 10 页

11 3.12 温 度 测 量 的 模 拟 输 入 / 可 配 置 数 字 输 出 2 引 脚 (AN_IN/DIO2) 这 是 用 于 温 度 测 量 的 模 数 转 换 器 输 入 如 果 应 用 中 需 要 温 度 检 测, 建 议 将 低 功 耗 有 源 热 敏 电 阻 IC MCP9700A 连 接 到 此 引 脚 3.13 模 拟 地 引 脚 (A GND ) A GND 是 内 部 模 拟 电 路 (ADC PGA 电 压 参 考 和 POR) 的 接 地 引 脚 如 果 PCB 上 存 在 模 拟 地 层, 建 议 将 此 引 脚 连 接 到 该 层 3.14 同 相 参 考 输 入 / 内 部 参 考 输 出 引 脚 (REFIN+/OUT) 此 引 脚 是 -Σ ADC 的 差 分 参 考 电 压 同 相 输 入 端 或 内 部 参 考 电 压 输 出 为 达 到 最 优 性 能, 即 使 使 用 内 部 参 考 电 压 时, 也 应 始 终 在 此 引 脚 与 A GND 之 间 连 接 旁 路 电 容 不 过, 这 些 电 容 并 不 是 保 证 正 常 工 作 所 必 需 的 3.15 数 字 接 地 引 脚 (D GND ) D GND 是 内 部 数 字 电 路 (SINC 过 滤 器 振 荡 器 和 串 行 接 口 ) 的 接 地 引 脚 如 果 提 供 数 字 接 地 层, 建 议 将 此 引 脚 连 接 到 PCB 的 数 字 接 地 层 此 接 地 层 也 应 是 系 统 中 所 有 其 他 数 字 电 路 的 参 考 地 3.16 外 露 散 热 焊 盘 (EP) 此 引 脚 为 外 露 散 热 焊 盘, 必 须 连 接 到 D GND DS A_CN 第 11 页

12 注 : DS A_CN 第 12 页

13 4.0 通 信 协 议 MCP39F501 器 件 的 通 信 协 议 基 于 简 单 传 感 器 接 口 (Simple Sensor Interface,SSI) 协 议 此 协 议 用 于 实 现 从 单 主 机 MCU 到 单 从 机 MCP39F501 的 点 对 点 通 信 此 协 议 支 持 将 多 个 器 件 置 于 一 条 总 线 上, 但 一 次 只 能 与 一 个 器 件 通 信 器 件 的 所 有 通 信 都 以 帧 的 形 式 进 行 每 个 帧 包 含 一 个 头 字 节 帧 中 的 字 节 数 一 个 或 多 个 命 令 包 以 及 校 验 和 注 : 如 果 需 要 自 定 义 通 信 协 议, 请 联 系 Microchip 销 售 办 事 处 帧 头 字 节 (0xA5) 字 节 数 命 令 包 1 命 令 包 2... 命 令 包 n 校 验 和 命 令 字 节 0 字 节 1 字 节 2 字 节 N 字 节 N 图 4-1: MCP39F501 通 信 帧 此 方 法 可 通 过 单 个 或 多 个 命 令 实 现 从 主 机 处 理 器 到 MCP39F501 的 单 一 安 全 传 输 直 到 帧 完 整 且 验 证 完 字 节 数 的 校 验 和 后, 才 会 处 理 帧 中 的 命 令 单 个 命 令 包 中 的 字 节 数 取 决 于 具 体 命 令 例 如, 要 设 置 指 令 指 针, 命 令 包 中 需 要 三 个 字 节 : 命 令 字 节 和 要 针 对 指 针 设 置 的 两 个 地 址 字 节 命 令 包 的 第 一 个 字 节 始 终 是 命 令 字 节 此 协 议 还 可 用 于 设 置 MCP39F501 在 特 定 寄 存 器 上 的 传 输 此 协 议 为 单 线 接 口 定 义 了 预 定 单 线 传 输 帧 可 通 过 将 系 统 配 置 寄 存 器 中 的 SINGLE_WIRE 位 置 1 来 启 动 自 动 传 输 模 式, 从 而 在 应 用 中 实 现 单 线 通 信 有 关 此 通 信 的 更 多 信 息, 请 参 见 第 4.9 节 单 线 传 输 模 式 4.1 校 验 和 校 验 和 的 生 成 方 法 为 : 简 单 的 字 节 相 加 求 模, 然 后 将 整 个 帧 的 和 除 以 256, 得 到 余 数 此 运 算 完 成 后 会 获 得 8 位 校 验 和 帧 的 所 有 字 节 ( 包 括 头 字 节 和 字 节 数 ) 均 包 含 在 校 验 和 中 如 果 一 个 帧 包 含 多 个 命 令 包, 则 在 帧 校 验 和 失 败 时, 将 不 会 发 出 任 何 命 令 在 此 示 例 中, MCP39F501 将 通 过 CSFAIL 响 应 0x51 进 行 响 应 对 于 请 求 从 MCP39F501 返 回 数 据 的 命 令, 帧 与 校 验 和 的 创 建 方 式 相 同, 其 中 头 字 节 变 为 应 答 (0x06) 第 4.6 节 通 信 帧 和 MCP39F501 响 应 示 例 给 出 了 通 信 示 例 4.2 UART 设 置 默 认 波 特 率 为 4.8 kbps UART 工 作 在 8 位 模 式 下, 加 上 一 个 起 始 位 和 一 个 停 止 位, 每 字 节 共 10 位, 如 图 4-1 所 示 空 闲 起 始 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停 止 空 闲 图 4-1: UART 传 输,N-8-1 波 特 率 固 定 为 4.8 kbps DS A_CN 第 13 页

14 4.3 多 个 器 件 要 在 一 条 总 线 上 支 持 多 个 器 件, 必 须 在 主 机 MCU 与 各 个 MCP39F501 器 件 通 信 前 使 用 Select Device 命 令 选 择 器 件 选 择 后, 器 件 会 将 DIR 引 脚 置 为 有 效, 直 到 取 消 选 择 该 器 件 4.4 器 件 地 址 通 过 发 出 Select Device 命 令 并 后 跟 合 适 的 器 件 地 址 来 选 择 器 件 器 件 地 址 通 过 A0 和 A1 引 脚 设 置, 也 可 通 过 对 器 件 地 址 寄 存 器 ( 单 元 0x0026) 执 行 写 操 作 来 设 置, 如 图 4-3 所 示 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 UART_RX MODE/DIR UART_TX 4.7 k D R RS-485 总 线 图 4-3: 通 过 寄 存 器 写 操 作 设 置 器 件 地 址 寄 存 器 A1 和 A0 引 脚 默 认 地 址 和 默 认 寄 存 器 值 为 0x4C 如 果 器 件 处 于 多 器 件 模 式 (POR 时 MODE/DIR = 0), 则 引 脚 A1 和 A0 将 覆 盖 bit 0 和 bit 1, 可 能 的 初 始 地 址 包 括 0x4C 0x4D 0x4E 和 0x4F, 具 体 取 决 于 这 些 引 脚 的 状 态 图 4-2: 引 脚 操 作 使 用 示 例 RS-485 总 线 收 发 器 实 现 DIR 根 据 此 操 作, 与 带 多 个 器 件 的 总 线 上 的 MCP39F501 通 信 时, 必 须 遵 循 以 下 事 件 顺 序 : 1. 选 择 器 件 2. 通 过 通 信 帧 与 选 定 器 件 通 信 3. 必 要 时 重 复 步 骤 2 4. 取 消 选 中 器 件 4.5 命 令 列 表 下 表 列 出 了 MCP39F501 接 受 的 所 有 命 令 字 节 表 4-1: MCP39F501 指 令 集 命 令 命 令 ID 指 令 参 数 命 令 包 中 的 字 节 数 成 功 响 应 UART_TX Register Read, 16 bits 0x ACK 数 据 和 CRC Register Read, 32 bits 0x ACK 数 据 和 CRC Register Write, 16 bits 0x57 数 据 3 ACK Register Write, 32 bits 0x45 数 据 5 ACK Register Read, N bits 0x4E 字 节 数 2 ACK 数 据 和 CRC Register Write, N bits 0x4D 字 节 数 1+N ACK Select Device 0x4C 器 件 地 址 2 ACK De-Select Device 0x4B 器 件 地 址 2 ACK Set Address Pointer 0x41 地 址 3 ACK Save Registers To Flash 0x53 器 件 地 址 2 ACK Page Read EEPROM 0x42 页 2 ACK 数 据 和 CRC Page Write EEPROM 0x50 页 18 ACK Bulk Erase EEPROM 0x4F 器 件 地 址 2 ACK Auto-Calibration Gain 0x5A 器 件 地 址 注 1 Auto-Calibration Reactive 0x7A 器 件 地 址 注 1 Gain Auto-Calibration Frequency 0x76 器 件 地 址 注 1 注 1: 有 关 校 准 的 更 多 信 息, 请 参 见 第 9.0 节, MCP39F501 校 准 DS A_CN 第 14 页

15 4.6 通 信 帧 和 MCP39F501 响 应 示 例 表 4-2: SELECT DEVICE 命 令 的 帧 示 例 发 送 帧 MCP39F501 的 响 应 0xA5 头 字 节 0x06 应 答 0x05 0x4C 0x4D 0x42 表 4-3: READ-16 命 令 的 帧 示 例 字 节 数 命 令 (Select Device) 器 件 地 址 校 验 和 发 送 帧 MCP39F501 的 响 应 0xA5 头 字 节 0x06 应 答 0x07 字 节 数 0x05 字 节 数 0x41 命 令 (Set Address Pointer) 0x00 数 据 字 节 0x00 地 址 0 0x4D 数 据 字 节 0x54 地 址 1 0x58 校 验 和 0x52 命 令 (Read 16) 表 4-4: 0x93 校 验 和 BULK ERASE EEPROM 的 帧 示 例 发 送 帧 MCP39F501 的 响 应 0xA5 头 字 节 0x06 应 答 0x05 0x4F 0x4D 0x46 字 节 数 命 令 (Bulk Erase EE) 器 件 地 址 校 验 和 DS A_CN 第 15 页

16 4.7 命 令 说 明 REGISTER READ, 16-BIT(0X52) 无 论 当 前 地 址 指 针 的 设 置 如 何,Register Read, 16-bit 命 令 均 返 回 其 后 的 两 个 字 节 该 命 令 通 常 应 紧 跟 Set Address Pointer 命 令 该 命 令 可 与 其 他 读 命 令 结 合 使 用 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 数 据 和 校 验 和 使 用 此 命 令 时, 最 先 返 回 数 据 的 MSB REGISTER READ, 32-BIT(0X44) 无 论 当 前 地 址 指 针 的 设 置 如 何,Register Read, 32-bit 命 令 均 返 回 其 后 的 四 个 字 节 该 命 令 通 常 应 紧 跟 Set Address Pointer 命 令 该 命 令 可 与 其 他 读 命 令 结 合 使 用 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 数 据 和 校 验 和 使 用 此 命 令 时, 最 先 返 回 数 据 的 MSB REGISTER WRITE, 16-BIT(0X57) 无 论 当 前 地 址 指 针 的 设 置 如 何,Register Write, 16-bit 命 令 均 后 跟 待 写 入 的 字 节 该 命 令 通 常 应 紧 跟 Set Address Pointer 命 令 该 命 令 可 与 其 他 写 命 令 结 合 使 用 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 REGISTER WRITE, 32-BIT(0X45) 无 论 当 前 地 址 指 针 的 设 置 如 何,Register Write, 32-bit 命 令 均 后 跟 待 写 入 的 四 个 字 节 该 命 令 通 常 应 紧 跟 Set Address Pointer 命 令 该 命 令 可 与 其 他 写 命 令 结 合 使 用 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 REGISTER READ, N BIT(0X4E) 无 论 当 前 地 址 指 针 的 设 置 如 何,Register Read, N- bit 命 令 均 返 回 其 后 的 N 个 字 节 该 命 令 通 常 应 紧 跟 Set Address Pointer 命 令 该 命 令 可 与 其 他 读 命 令 结 合 使 用 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 数 据 和 校 验 和 使 用 此 命 令 能 够 读 取 的 最 大 字 节 数 为 48 如 果 一 个 帧 内 存 在 其 他 读 命 令, 则 能 够 读 取 的 最 大 字 节 数 等 于 48 减 去 帧 中 正 在 读 取 的 字 节 数 使 用 此 命 令 时, 最 先 返 回 数 据 的 LSB REGISTER WRITE, N BIT(0X4D) 无 论 当 前 地 址 指 针 的 设 置 如 何,Register Write, N-bit 命 令 均 后 跟 待 写 入 的 N 个 字 节 该 命 令 通 常 应 紧 跟 Set Address Pointer 命 令 该 命 令 可 与 其 他 写 命 令 结 合 使 用 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 使 用 此 命 令 时 能 够 写 入 的 最 大 字 节 数 为 64 如 果 一 个 帧 内 存 在 其 他 写 命 令, 则 能 够 写 入 的 最 大 字 节 数 等 于 64 减 去 帧 中 正 在 写 入 的 字 节 数 SELECT DEVICE(0X4C) Select Device 命 令 用 于 通 过 将 MODE/DIR 引 脚 置 为 有 效 来 驱 动 多 器 件 模 式 下 的 总 线 方 向 当 器 件 处 于 单 器 件 模 式 下 时, 此 命 令 对 引 脚 状 态 没 有 任 何 影 响 此 命 令 将 器 件 地 址 视 作 命 令 参 数, 即 后 续 字 节 器 件 地 址 的 长 度 为 单 字 节 如 果 随 此 命 令 发 送 的 器 件 地 址 与 MCP39F501 的 器 件 地 址 寄 存 器 中 的 值 相 匹 配, 则 引 脚 将 置 为 有 效, 同 时 返 回 一 个 应 答 信 号 DE-SELECT DEVICE(0X4B) Select Device 命 令 用 于 通 过 将 MODE/DIR 引 脚 置 为 无 效 来 驱 动 总 线 方 向 当 器 件 处 于 单 器 件 模 式 下 时, 此 命 令 对 引 脚 状 态 没 有 任 何 影 响 此 命 令 将 器 件 地 址 视 作 命 令 参 数, 即 后 续 字 节 器 件 地 址 的 长 度 为 单 字 节 如 果 随 此 命 令 发 送 的 器 件 地 址 与 MCP39F501 的 器 件 地 址 寄 存 器 中 的 值 相 匹 配, 则 引 脚 将 置 为 无 效, 同 时 返 回 一 个 应 答 信 号 SET ADDRESS POINTER(0X41) 此 命 令 用 于 为 所 有 读 写 命 令 设 置 地 址 指 针 此 命 令 将 地 址 指 针 视 作 后 续 两 个 字 节 中 的 命 令 参 数 地 址 指 针 的 长 度 为 两 个 字 节 如 果 地 址 指 针 在 可 接 受 的 器 件 地 址 范 围 内, 则 返 回 一 个 应 答 信 号 SAVE REGISTERS TO FLASH (0X53) Save Registers To Flash 命 令 用 于 将 所 有 校 准 和 配 置 寄 存 器 的 内 容 复 制 到 闪 存 中 其 中 包 括 寄 存 器 集 中 的 所 有 读 / 写 寄 存 器 此 命 令 将 器 件 地 址 视 作 指 令 参 数, 即 后 续 字 节 器 件 地 址 的 长 度 为 单 字 节 如 果 器 件 地 址 匹 配, 则 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 DS A_CN 第 16 页

17 PAGE READ EEPROM(0X42) Read Page EEPROM 命 令 用 于 返 回 MCP39F501 上 的 单 个 页 中 存 储 的 16 字 节 数 据 有 关 EEPROM 的 存 储 器 构 成 的 更 多 完 整 说 明, 请 参 见 第 10.0 节 EEPROM 此 命 令 将 EEPROM 页 视 作 命 令 参 数, 即 后 续 字 节 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 16 字 节 数 据 和 CRC 校 验 和 PAGE WRITE EEPROM(0X50) Write Page EEPROM 命 令 认 为 命 令 参 数 中 有 17 个 附 加 字 节, 即 EEPROM 页 加 16 字 节 数 据 有 关 EEPROM 的 存 储 器 构 成 的 更 多 完 整 说 明, 请 参 见 第 10.0 节 EEPROM 对 此 命 令 的 响 应 为 应 答 BULK ERASE EEPROM(0X4F) Bulk Erase EEPROM 命 令 将 擦 除 整 个 EEPROM 阵 列 并 将 阵 列 中 的 每 个 EEPROM 存 储 单 元 恢 复 到 0xFFFF 状 态 有 关 EEPROM 的 存 储 器 构 成 的 更 多 完 整 说 明, 请 参 见 第 10.0 节 EEPROM 此 命 令 将 器 件 地 址 视 作 命 令 参 数, 以 在 批 量 擦 除 器 件 的 EEPROM 时 实 现 额 外 的 安 全 性 AUTO-CALIBRATION GAIN(0X5A) Auto-Calibration Gain 命 令 用 于 启 动 单 点 校 准, 这 通 常 是 系 统 所 需 的 全 部 操 作 此 命 令 根 据 写 入 相 应 寄 存 器 中 的 目 标 值 来 校 准 RMS 电 流 RMS 电 压 和 有 功 功 率 有 关 器 件 校 准 的 更 多 信 息, 请 参 见 第 9.0 节 MCP39F501 校 准 CALIBRATE FREQUENCY(0X76) 如 果 应 用 未 使 用 外 部 晶 振 并 且 运 行 的 MCP39F501 的 内 部 振 荡 器 关 闭, 则 需 要 对 工 频 指 示 值 进 行 增 益 校 准 增 益 工 频 (0x00AE) 寄 存 器 按 照 频 率 指 示 值 与 工 频 参 考 (0x0094) 寄 存 器 中 设 置 的 值 相 匹 配 的 原 则 进 行 设 置 有 关 器 件 校 准 的 更 多 信 息, 请 参 见 第 9.0 节 MCP39F501 校 准 4.8 寄 存 器 类 型 的 符 号 采 用 以 下 符 号 来 说 明 MCP39F501 中 使 用 的 各 个 寄 存 器 : 表 4-5: 符 号 u32 s32 u16 s16 b32 寄 存 器 类 型 的 速 记 符 号 4.9 单 线 传 输 模 式 说 明 32 位 无 符 号 寄 存 器 32 位 有 符 号 寄 存 器 16 位 无 符 号 寄 存 器 16 位 有 符 号 寄 存 器 包 含 离 散 布 尔 位 设 置 的 32 位 寄 存 器 在 单 线 传 输 模 式 下, 器 件 会 在 每 个 计 算 周 期 结 束 时 自 动 发 送 功 率 数 据 帧 这 可 在 配 置 器 件 后 实 现 单 线 通 信 单 线 传 输 帧 包 含 16 个 字 节 :3 个 头 字 节 1 个 校 验 和 以 及 12 字 节 的 功 率 数 据 ( 包 括 RMS 电 流 RMS 电 压 有 功 功 率 和 工 频 ) 表 4-6: 单 线 传 输 帧 # 字 节 1 头 字 节 (0xAB) 2 头 字 节 2(0xCD) 3 头 字 节 3(0xEF) 4 电 流 RMS 字 节 0 5 电 流 RMS 字 节 1 6 电 流 RMS 字 节 2 7 电 流 RMS 字 节 3 8 电 压 RMS 字 节 0 9 电 压 RMS 字 节 1 10 有 功 功 率 字 节 0 11 有 功 功 率 字 节 1 12 有 功 功 率 字 节 2 13 有 功 功 率 字 节 3 14 工 频 字 节 0 15 工 频 字 节 1 16 校 验 和 注 1: 如 需 定 制 单 线 传 输 数 据 包, 请 联 系 Microchip 销 售 办 事 处 DS A_CN 第 17 页

18 注 : DS A_CN 第 18 页

19 5.0 计 算 引 擎 (CE) 说 明 5.1 计 算 周 期 概 述 MCP39F501 使 用 相 干 采 样 算 法 将 采 样 速 率 锁 定 为 工 频, 并 报 告 2 N 个 线 路 周 期 时 的 所 有 功 率 输 出 量 此 过 程 定 义 为 计 算 周 期, 它 取 决 于 工 频, 因 此 工 频 的 任 何 变 化 都 会 改 变 输 出 功 率 量 的 更 新 速 率 5.2 原 始 电 压 和 电 流 信 号 调 理 图 5-1 显 示 了 MCP39F501 内 部 进 行 的 第 一 次 信 号 调 理 此 图 中 设 置 的 所 有 条 件 会 影 响 所 有 输 出 寄 存 器 (RMS 电 流 RMS 电 压 有 功 功 率 无 功 功 率 和 视 在 功 率 等 ) PGA 的 增 益 以 及 24 位 ADC 的 关 断 和 复 位 状 态 均 通 过 系 统 配 置 (0X0042) 寄 存 器 控 制 对 于 直 流 应 用, 可 通 过 直 流 电 流 失 调 (0x003C) 寄 存 器 来 消 除 失 调 要 补 偿 电 流 通 道 和 电 压 通 道 间 的 任 何 外 部 相 位 误 差, 可 使 用 相 位 补 偿 寄 存 器 (0x003E) 有 关 器 件 校 准 的 更 多 信 息, 请 参 见 第 9.0 节 MCP39F501 校 准 I1+ I PGA 24 位 Δ-Σ ADC 多 级 调 制 器 通 道 I1 SINC 3 数 字 滤 波 器 + + HPF i 系 统 配 置 :b32 直 流 失 调 :s16 V1+ V PGA 24 位 Δ-Σ ADC 多 级 调 制 器 通 道 V1 SINC 3 数 字 滤 波 器 HPF v 图 5-1: 通 道 I1 和 V1 信 号 流 相 位 补 偿 :s RMS 电 流 和 RMS 电 压 (0x0004 和 0x0008) MCP39F501 器 件 提 供 真 实 的 RMS 测 量 值 MCP39F501 器 件 有 两 个 用 于 电 流 和 电 压 测 量 的 同 步 采 样 24 位 A/D 转 换 器 均 方 根 的 计 算 针 对 2 N 个 电 流 和 电 压 采 样 执 行, 其 中 N 由 累 积 间 隔 参 数 寄 存 器 定 义 公 式 5-1: RMS 电 流 和 电 压 I RMS 2 N 1 i n 2 = n = 0 2 N V RMS = 2 N 1 v n n = 0 2 N DS A_CN 第 19 页

20 范 围 :b32 i X 2 N -1 2 N 0 ACCU + + X 电 流 RMS 增 益 :u16 2 范 围 电 流 RMS:u32 电 流 RMS 失 调 :s32( 注 1) 视 在 功 率 :u32 电 压 RMS 增 益 :u16 X v X 2 N -1 2 N 0 ACCU X 2 范 围 电 压 RMS:u16 范 围 :b32 注 1: 电 流 RMS 失 调 寄 存 器 的 值 在 计 算 引 擎 内 部 求 平 方 值, 因 此 只 应 使 用 低 16 位 失 调 修 正 的 符 号 为 32 位 寄 存 器 的 最 高 有 效 位 (Most Significant Bit,MSb) 图 5-2: RMS 电 流 和 电 压 计 算 信 号 流 5.4 视 在 功 率 (0x0012) 此 32 位 寄 存 器 是 用 于 指 示 最 终 视 在 功 率 的 输 出 寄 存 器 视 在 功 率 是 RMS 电 流 与 RMS 电 压 的 乘 积, 如 公 式 5-2 所 示 公 式 5-2: 视 在 功 率 S = I RMS V RMS 5.5 有 功 功 率 (0x000A) MCP39F501 有 两 个 同 步 采 样 A/D 转 换 器 对 于 有 功 功 率 计 算, 瞬 时 电 流 和 瞬 时 电 压 相 乘 得 到 瞬 时 功 率 随 后 通 过 求 平 均 值 或 获 取 直 流 分 量 的 方 式 将 瞬 时 功 率 转 换 为 有 功 功 率 公 式 5-4 用 于 控 制 更 新 有 功 功 率 输 出 寄 存 器 前 此 累 积 中 使 用 的 采 样 数 为 换 算 视 在 功 率 指 示 值, 计 算 引 擎 使 用 视 在 功 率 因 子 (0x0040) 寄 存 器 下 面 的 寄 存 器 运 算 中 说 明 了 这 一 点, 如 公 式 5-3 所 示 公 式 5-3: 视 在 功 率 公 式 5-4: 有 功 功 率 P = k = 2 N V 2 N k I k k = 0 S = 电 流 RMS 电 压 RMS 视 在 功 率 因 子 10 有 功 功 率 增 益 :u16 i 范 围 :b32 2 N -1 2 N 有 功 功 率 :u32 X 0 X 2 范 围 ACCU + + v 有 功 功 率 失 调 :s32 图 5-3: 有 功 功 率 计 算 信 号 流 DS A_CN 第 20 页

21 5.6 功 率 因 数 (0x0016) 功 率 因 数 通 过 P 与 S 的 比 率 来 计 算, 即 有 功 功 率 除 以 视 在 功 率 公 式 5-5: 功 率 因 数 PF = P -- S 5.7 无 功 功 率 (0x000E) 在 MCP39F501 中, 利 用 电 压 通 道 中 的 90 度 相 移 计 算 无 功 功 率 同 样 的 累 积 原 理 还 适 用 于 有 功 功 率, 其 中 ACCU 用 作 累 加 器 任 何 轻 载 或 剩 余 功 率 均 可 通 过 无 功 功 率 失 调 (0x0038) 寄 存 器 来 消 除 增 益 通 过 无 功 功 率 增 益 (0x002E) 寄 存 器 修 正 最 终 输 出 为 32 位 无 符 号 值, 该 值 位 于 无 功 功 率 寄 存 器 (0x000E) 中 功 率 因 数 读 数 存 储 在 16 位 有 符 号 寄 存 器 ( 功 率 因 数, 0x0016) 中 此 寄 存 器 为 有 符 号 二 进 制 补 码 寄 存 器, 其 中 MSB 表 示 功 率 因 数 的 极 性 正 表 示 感 性 负 载, 负 表 示 容 性 负 载 每 个 LSB 的 权 重 等 效 于 2-15 最 大 寄 存 器 值 0x7FFF 对 应 于 功 率 因 数 1, 最 小 寄 存 器 值 0x8000 对 应 于 功 率 因 数 -1 i HPF 无 功 功 率 增 益 :u16 范 围 :b32 X 2 N -1 2 N 0 ACCU1 + - X 2 范 围 无 功 功 率 :u32 v HPF(+90 度 ) 无 功 功 率 失 调 :s32 图 5-4: 无 功 功 率 计 算 信 号 流 5.8 累 积 间 隔 参 数 (0x005A) 累 积 间 隔 定 义 为 2 N 个 线 路 周 期, 其 中 N 为 累 积 间 隔 参 数 寄 存 器 (0x005A) 中 的 值 5.9 热 敏 电 阻 电 压 (0x001A) 当 电 压 输 出 温 度 传 感 器 ( 例 如 MCP9700) 连 接 到 AN_IN/DIO2 引 脚 且 DOUT 配 置 寄 存 器 的 DIO2[n] 位 为 温 度 输 入 设 置 为 110 时, 器 件 将 在 AN_IN/DIO2 引 脚 上 执 行 模 数 转 换 16 位 热 敏 电 阻 电 压 寄 存 器 的 低 10 位 包 含 ADC 的 输 出 温 度 测 量 的 转 换 速 率 为 每 个 计 算 周 期 一 次 请 注 意, 如 果 AN_IN/DIO2 引 脚 通 过 DIO 配 置 寄 存 器 (0x0046) 配 置 为 输 出, 则 热 敏 电 阻 电 压 寄 存 器 的 值 将 等 于 零 热 敏 电 阻 电 压 用 于 对 计 算 引 擎 进 行 温 度 补 偿 更 多 信 息, 请 参 见 第 9.8 节 温 度 补 偿 ( 地 址 0x00B0/B2/B4/B6) MCP9700 图 5-5: 10 位 ADC 热 敏 电 阻 电 压 信 号 流 热 敏 电 阻 电 压 :u16 DS A_CN 第 21 页

22 注 : DS A_CN 第 22 页

23 6.0 寄 存 器 说 明 6.1 寄 存 器 映 射 下 表 介 绍 了 MCP39F501 器 件 的 各 个 寄 存 器 表 6-1: MCP39F501 寄 存 器 映 射 地 址 寄 存 器 名 称 章 节 编 号 读 / 写 数 据 类 型 说 明 输 出 寄 存 器 0x0000 地 址 指 针 6.2 R u16 读 写 命 令 的 地 址 指 针 0x0002 系 统 版 本 6.3 R u16 MCP39F501 的 系 统 版 本 日 期 代 码 信 息, 在 Microchip 工 厂 设 置 ; 格 式 为 YMDD 0x0004 电 流 RMS 5.3 R u32 RMS 电 流 输 出 0x0008 电 压 RMS 5.3 R u16 RMS 电 压 输 出 0x000A 有 功 功 率 5.5 R u32 有 功 功 率 输 出 0x000E 无 功 功 率 5.7 R u32 无 功 功 率 输 出 0x0012 视 在 功 率 5.4 R u32 视 在 功 率 输 出 0x0016 功 率 因 数 5.6 R s16 功 率 因 数 输 出 0x0018 工 频 9.7 R u16 工 频 输 出 0x001A 热 敏 电 阻 电 压 5.9 R u16 温 度 监 视 器 输 出 0x001C 事 件 标 志 7.2 R b16 所 有 已 使 能 事 件 的 状 态 0x001E 系 统 状 态 6.4 R b16 系 统 状 态 寄 存 器 0x0020 保 留 u16 保 留 0x0022 保 留 u16 保 留 校 准 寄 存 器 0x0024 保 留 u16 保 留 0x0026 器 件 地 址 4.4 R/W u16 器 件 的 器 件 地 址 0x0028 RMS 电 流 增 益 9.3 R/W u16 RMS 电 流 的 增 益 校 准 因 数 0x002A RMS 电 压 增 益 9.3 R/W u16 RMS 电 压 的 增 益 校 准 因 数 0x002C 有 功 功 率 增 益 9.3 R/W u16 有 功 功 率 的 增 益 校 准 因 数 0x002E 无 功 功 率 增 益 9.3 R/W u16 无 功 功 率 的 增 益 校 准 因 数 0x0030 RMS 电 流 失 调 R/W s32 RMS 电 流 的 失 调 校 准 因 数 0x0034 有 功 功 率 失 调 R/W s32 有 功 功 率 的 失 调 校 准 因 数 0x0038 无 功 功 率 失 调 R/W s32 无 功 功 率 的 失 调 校 准 因 数 0x003C 直 流 电 流 失 调 R/W s16 直 流 电 流 的 失 调 校 准 因 数 0x003E 相 位 补 偿 9.5 R/W s16 相 位 补 偿 0x0040 视 在 功 率 因 子 5.4 R/W u16 与 I RMS 和 V RMS 分 辨 率 匹 配 的 视 在 功 率 因 子 的 位 数 设 计 配 置 寄 存 器 0x0042 系 统 配 置 6.5 R/W b32 器 件 配 置 ( 包 括 ADC 配 置 ) 的 控 制 0x0046 DIO 配 置 8.0 R/W b16 报 警 和 事 件 标 志 的 可 组 态 数 字 输 出 设 置 0x0048 范 围 6.6 R/W b32 输 出 的 换 算 因 数 注 1: 这 些 寄 存 器 保 留 供 EMI 滤 波 器 补 偿 使 用, 必 要 时 可 用 于 电 源 监 视 可 能 需 要 根 据 PSU 参 数 对 这 些 寄 存 器 进 行 特 殊 调 整, 请 联 系 当 地 Microchip 办 事 处 获 得 更 多 支 持 DS A_CN 第 23 页

24 表 6-1: MCP39F501 寄 存 器 映 射 ( 续 ) 地 址 寄 存 器 名 称 章 节 编 号 读 / 写 数 据 类 型 说 明 0x004C 校 准 电 流 R/W u32 将 在 单 点 校 准 期 间 使 用 的 目 标 电 流 0x0050 校 准 电 压 R/W u16 将 在 单 点 校 准 期 间 使 用 的 目 标 电 压 0x0052 校 准 有 功 功 率 R/W u32 将 在 单 点 校 准 期 间 使 用 的 目 标 有 功 功 率 0x0056 校 准 无 功 功 率 R/W u32 将 在 单 点 校 准 期 间 使 用 的 目 标 无 功 功 率 0x005A 累 积 间 隔 参 数 5.8 R/W u16 将 在 一 个 计 算 周 期 内 使 用 的 2 N 个 线 路 周 期 中 的 N 0x005C 保 留 R/W u16 保 留 事 件 通 知 寄 存 器 0x005E 过 流 限 制 7.0 R/W u32 RMS 电 流 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x0062 保 留 7.0 R/W u16 保 留 0x0064 过 功 率 限 制 7.0 R/W u32 有 功 功 率 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x0068 保 留 7.0 R/W u16 保 留 0x006A 过 频 限 制 7.0 R/W u16 工 频 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x006C 欠 频 限 制 7.0 R/W u16 工 频 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x006E 过 温 限 制 7.0 R/W u16 温 度 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x0070 欠 温 限 制 7.0 R/W u16 温 度 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x0072 电 压 跌 落 限 制 7.7 R/W u16 RMS 电 压 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x0074 电 压 浪 涌 限 制 7.7 R/W u16 RMS 电 压 阈 值, 达 到 此 值 时 记 录 事 件 标 志 0x0076 过 流 保 持 7.0 R/W u16 过 流 限 制 必 须 超 出 的 计 算 周 期 数 0x0078 保 留 R/W u16 保 留 0x007A 过 功 率 保 持 7.0 R/W u16 过 功 率 限 制 必 须 保 持 的 计 算 周 期 数 0x007C 保 留 R/W u16 保 留 0x007E 过 频 保 持 7.0 R/W u16 过 频 限 制 必 须 保 持 的 计 算 周 期 数 0x0080 欠 频 保 持 7.0 R/W u16 欠 频 限 制 必 须 保 持 的 计 算 周 期 数 0x0082 过 温 保 持 7.0 R/W u16 过 温 限 制 必 须 保 持 的 计 算 周 期 数 0x0084 欠 温 保 持 7.0 R/W u16 欠 温 限 制 必 须 保 持 的 时 间 0x0086 保 留 R/W u16 保 留 注 1: 这 些 寄 存 器 保 留 供 EMI 滤 波 器 补 偿 使 用, 必 要 时 可 用 于 电 源 监 视 可 能 需 要 根 据 PSU 参 数 对 这 些 寄 存 器 进 行 特 殊 调 整, 请 联 系 当 地 Microchip 办 事 处 获 得 更 多 支 持 DS A_CN 第 24 页

25 表 6-1: MCP39F501 寄 存 器 映 射 ( 续 ) 地 址 寄 存 器 名 称 章 节 编 号 读 / 写 数 据 类 型 说 明 0x0088 保 留 R/W u16 保 留 0x008A 事 件 使 能 7.1 R/W u16 使 能 事 件 寄 存 器 0x008C 关 键 事 件 掩 码 7.3 R/W u16 将 置 于 选 为 关 键 事 件 的 DIO 引 脚 上 的 事 件 通 知 掩 码 0x008E 标 准 事 件 掩 码 7.4 R/W u16 将 置 于 选 为 标 准 事 件 的 DIO 引 脚 上 的 事 件 通 知 掩 码 0x0090 事 件 测 试 7.5 R/W u16 用 于 设 置 事 件 以 进 行 测 试 的 寄 存 器 0x0092 事 件 清 除 7.6 R/W u16 用 于 清 除 事 件 的 寄 存 器 0x0094 工 频 参 考 R/W u16 标 称 工 频 的 参 考 值 0x0096 保 留 R u16 保 留 0x00AE 工 频 增 益 9.7 R/W u16 工 频 指 示 值 的 校 正 因 数 EMI 滤 波 器 补 偿 寄 存 器 ( 注 1) 0x0098 保 留 R u16 保 留 0x009A 保 留 R u16 保 留 0x009C 保 留 R u16 保 留 0x009E 保 留 R u16 保 留 0x00A0 保 留 R u16 保 留 0x00A2 保 留 R u16 保 留 0x00A4 保 留 R u16 保 留 0x00A6 保 留 R u16 保 留 0x00A8 保 留 R u16 保 留 0x00AA 保 留 R u16 保 留 0x00AC 保 留 R u16 保 留 温 度 补 偿 寄 存 器 0x00B0 频 率 的 温 度 补 偿 9.8 R/W 用 于 随 温 度 补 偿 工 频 指 示 值 的 校 正 因 数 0x00B2 电 流 的 温 度 补 偿 9.8 R/W 用 于 随 温 度 补 偿 电 流 RMS 指 示 值 的 校 正 因 数 0x00B4 功 率 的 温 度 补 偿 9.8 R/W 用 于 随 温 度 补 偿 有 功 功 率 指 示 值 的 校 正 因 数 0x0B6 环 境 温 度 参 考 电 压 9.8 R/W 用 于 存 储 校 准 期 间 的 参 考 温 度 的 寄 存 器 注 1: 这 些 寄 存 器 保 留 供 EMI 滤 波 器 补 偿 使 用, 必 要 时 可 用 于 电 源 监 视 可 能 需 要 根 据 PSU 参 数 对 这 些 寄 存 器 进 行 特 殊 调 整, 请 联 系 当 地 Microchip 办 事 处 获 得 更 多 支 持 DS A_CN 第 25 页

26 6.2 地 址 指 针 (0x0000) 此 16 位 无 符 号 寄 存 器 包 含 所 有 读 写 指 令 指 向 的 地 址 此 寄 存 器 仅 通 过 Set Address Pointer 命 令 执 行 写 操 作, 否 则 将 超 出 寄 存 器 地 址 的 可 写 范 围 6.4 系 统 状 态 (0x001E) 系 统 状 态 寄 存 器 是 一 个 只 读 寄 存 器, 可 用 于 检 测 引 脚 电 平 的 不 同 状 态, 定 义 如 下 所 示 6.3 系 统 版 本 (0x0002) 系 统 版 本 寄 存 器 由 Microchip Technology Inc. 硬 编 码, 包 含 计 算 引 擎 的 日 期 代 码 信 息 系 统 版 本 寄 存 器 是 一 个 采 用 YMDD 格 式 的 日 期 代 码, 其 中 年 和 月 采 用 十 六 进 制, 日 采 用 十 进 制 ( 例 如,0xD220 = 2013 年 2 月 20 日 ) 寄 存 器 6-1: 系 统 状 态 寄 存 器 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 bit 15 bit 8 U-0 R-n R-n R-n R-n R-n R-n R-n DIO3_S DIO2_S DIO1_S DIO0_S ADDRESS[1] ADDRESS[0] MULTIPLE bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 -n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 6-3 bit 2-1 bit 0 DIOn_S:DIO 引 脚 配 置 为 输 入 时 的 状 态 1 = DIO 引 脚 处 于 高 电 平 状 态 0 = DIO 引 脚 处 于 低 电 平 状 态 ADDRESS[1:0]:POR 时,A1/A0 引 脚 的 状 态 1 = 引 脚 为 逻 辑 高 电 平 0 = 引 脚 为 逻 辑 低 电 平 MULTIPLE: 多 器 件 模 式 或 单 器 件 模 式 1 = POR 时,MODE/DIR 引 脚 处 于 低 电 平 状 态 ( 多 器 件 模 式 ) 0 = POR 时,MODE/DIR 引 脚 处 于 高 电 平 状 态 ( 单 器 件 模 式 ) DS A_CN 第 26 页

27 6.5 系 统 配 置 (0x0042) 系 统 配 置 寄 存 器 包 含 用 于 实 现 以 下 控 制 的 位 : PGA 设 置 ADC 复 位 状 态 ADC 关 断 状 态 参 考 电 压 微 调 单 线 自 动 传 输 下 面 几 节 将 介 绍 这 些 选 项 可 编 程 增 益 放 大 器 (PGA) 每 个 24 位 Δ-Σ ADC 的 前 端 有 两 个 可 编 程 增 益 放 大 器 (Programmable Gain Amplifier,PGA) 这 两 个 放 大 器 具 备 以 下 功 能 : 将 输 入 的 共 模 电 压 从 A GND 转 换 为 A GND 与 A VDD 间 的 内 部 电 平 放 大 输 入 差 分 信 号 共 模 转 换 不 会 改 变 差 分 信 号 而 是 重 定 位 共 模 电 压, 以 便 正 确 地 放 大 输 入 信 号 PGA 模 块 可 用 于 放 大 极 弱 的 信 号, 但 不 得 超 出 Δ-Σ 调 制 器 的 差 分 输 入 范 围 PGA 由 寄 存 器 6-2 系 统 配 置 寄 存 器 中 的 PGA_CHn<2:0> 位 控 制 表 6-2 给 出 了 PGA 的 增 益 设 置 表 6-2: PGA 配 置 设 置 ( 注 1) 增 益 PGA_CHn<2:0> 增 益 (V/V) 增 益 (db) V IN 范 围 (V) ± ± ± ± ± ± 注 1: 两 个 未 定 义 设 置 (110 和 111) 为 G = 位 ADC 复 位 模 式 ( 软 复 位 模 式 ) 只 能 通 过 将 系 统 配 置 寄 存 器 中 的 RESET<1:0> 位 置 为 高 电 平 来 进 入 24 位 ADC 复 位 ( 也 称 软 复 位 ) 模 式 此 模 式 定 义 为 转 换 器 有 效 但 其 输 出 被 强 制 为 0 的 状 态 ADC 关 断 模 式 ADC 关 断 模 式 定 义 为 转 换 器 及 其 偏 置 关 闭, 从 而 仅 消 耗 泄 漏 电 流 的 状 态 当 关 断 位 复 位 为 0 时, 将 使 能 模 拟 偏 置 时 钟 和 数 字 电 路 每 个 转 换 器 均 可 单 独 置 于 关 断 模 式 只 能 通 过 编 程 系 统 配 置 寄 存 器 中 的 SHUTDOWN<1:0> 位 使 用 此 模 式 V REF 温 度 补 偿 如 果 需 要, 用 户 可 通 过 校 准 温 度 漂 移 来 实 现 超 低 V REF 漂 移 内 部 参 考 电 压 构 成 了 专 用 的 电 路 和 算 法, 用 于 补 偿 一 阶 和 二 阶 温 度 系 数 此 补 偿 能 够 在 -40 C 到 +125 C 的 整 个 温 度 范 围 内 实 现 超 低 温 度 系 数 ( 典 型 值 为 10 ppm/ C) 此 温 度 系 数 随 部 件 的 变 化 而 变 化 可 通 过 系 统 配 置 寄 存 器 (0x0042) 调 整 各 个 部 件 上 的 温 度 系 数 此 寄 存 器 的 默 认 值 设 置 为 0x42 图 6-1 给 出 了 内 部 参 考 电 压 的 温 度 系 数 相 对 于 VREFCAL 寄 存 器 代 码 的 典 型 变 化 曲 线 V REF Drift (ppm) VREFCAL Register Trim Code (decimal) 图 6-1: 码 曲 线 图 V REF 温 度 系 数 VREFCAL 微 调 代 DS A_CN 第 27 页

28 寄 存 器 6-2: 系 统 配 置 寄 存 器 U-0 U-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 PGA_CH1[2] PGA_CH1[1] PGA_CH1[0] PGA_CH0[2] PHA_CH0[1] PGA_CH0[0] bit 31 bit 24 R/W-0 R/W-1 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-1 R/W-0 VREFCAL[7] VREFCAL[6] VREFCAL[5] VREFCAL[4] VREFCAL[3] VREFCAL[2] VREFCAL[1] VREFCAL[0] bit 23 bit 16 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 R/W-0 SINGLE_WIRE bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 U-0 R/W-0 U-0 U-0 RESET[1] RESET[0] SHUTDOWN[1] SHUTDOWN[0] VREFEXT bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 -n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit PGA_CH1 [2:0]: 通 道 1 的 PGA 设 置 111 = 保 留 ( 增 益 = 1) 110 = 保 留 ( 增 益 = 1) 101 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 1( 默 认 值 ) bit PGA_CH0 [2:0]: 通 道 0 的 PGA 设 置 111 = 保 留 ( 增 益 = 1) 110 = 保 留 ( 增 益 = 1) 101 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 = 增 益 为 1( 默 认 值 ) bit VREFCAL[n]: 内 部 参 考 电 压 温 度 系 数 寄 存 器 值 ( 有 关 完 整 说 明, 见 第 节 V REF 温 度 补 偿 ) bit 15-9 未 实 现 : 读 为 0 bit 8 bit 7-6 bit 5-4 SINGLE_WIRE: 单 线 使 能 位 1 = 使 能 单 线 传 输 0 = 禁 止 单 线 传 输 ( 默 认 ) RESET [1:0]:ADC 的 复 位 模 式 设 置 11 = I1 和 V1 均 处 于 复 位 模 式 10 = V1 ADC 处 于 复 位 模 式 01 = I1 ADC 处 于 复 位 模 式 00 = 两 个 ADC 均 不 处 于 复 位 模 式 ( 默 认 ) SHUTDOWN [1:0]:ADC 的 关 断 模 式 设 置 11 = I1 和 V1 均 处 于 关 断 模 式 10 = V1 ADC 处 于 关 断 模 式 01 = I1 ADC 处 于 关 断 模 式 00 = 两 个 ADC 均 不 处 于 关 断 模 式 ( 默 认 ) bit 2 VREFEXT: 内 部 参 考 电 压 关 断 控 制 1 = 禁 止 内 部 参 考 电 压 0 = 使 能 内 部 参 考 电 压 ( 默 认 ) bit 1-0 未 实 现 : 读 为 0 DS A_CN 第 28 页

29 6.6 范 围 寄 存 器 (0x0048) 范 围 寄 存 器 为 32 位 寄 存 器, 其 中 包 含 以 下 输 出 的 位 右 移 位 数, 下 文 将 其 分 成 多 个 独 立 字 节 进 行 了 定 义 : RMS 电 流 RMS 电 压 功 率 请 注 意, 功 率 范 围 字 节 可 作 用 于 有 功 功 率 寄 存 器 和 无 功 功 率 寄 存 器, 并 为 它 们 设 置 相 同 的 范 围 该 寄 存 器 有 两 大 用 途 : 位 右 移 位 数 ( 除 以 2 范 围 ) 必 须 足 够 大 以 防 止 输 出 寄 存 器 溢 出, 同 时 又 必 须 足 够 低, 以 便 获 得 所 需 的 输 出 分 辨 率 用 户 应 负 责 正 确 设 置 该 寄 存 器, 以 确 保 针 对 给 定 电 表 设 计 进 行 适 当 的 输 出 操 作 更 多 信 息 与 使 用 示 例, 请 参 见 第 9.3 节 单 点 增 益 校 准 ( 单 位 功 率 因 数 下 的 校 准 ). 寄 存 器 6-3: 范 围 寄 存 器 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 bit 31 bit 24 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 POWER[7] POWER[6] POWER[5] POWER[4] POWER[3] POWER[2] POWER[1] POWER[0] bit 23 bit 16 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 CURRENT[7] CURRENT[6] CURRENT[5] CURRENT[4] CURRENT[3] CURRENT[2] CURRENT[1] CURRENT[0] bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 VOLTAGE[7] VOLTAGE[6] VOLTAGE[5] VOLTAGE[4] VOLTAGE[3] VOLTAGE[2] VOLTAGE[1] VOLTAGE[0] bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 未 实 现 : 读 为 0 bit POWER[7:0]: 设 置 有 功 功 率 输 出 寄 存 器 和 无 功 功 率 输 出 寄 存 器 的 位 右 移 位 数 bit 15-8 CURRENT[7:0]: 设 置 电 流 RMS 输 出 寄 存 器 的 位 右 移 位 数 bit 7-0 VOLTAGE[7:0]: 设 置 RMS 电 压 输 出 寄 存 器 的 位 右 移 位 数 DS A_CN 第 29 页

30 注 : DS A_CN 第 30 页

31 7.0 事 件 通 知 使 用 MCP39F501 时, 与 可 能 出 现 的 事 件 通 知 相 关 的 寄 存 器 有 以 下 六 种 : 事 件 使 能 事 件 标 志 关 键 事 件 掩 码 标 准 事 件 掩 码 事 件 测 试 事 件 清 除 开 始 是 事 件 是 否 已 掩 码 为 标 准? 是 事 件 已 清 零 还 是 已 禁 止? 将 事 件 标 志 置 1 其 他 事 件 是 否 标 志 为 标 准? 是 事 件 是 否 已 掩 码 为 标 准? 是 将 标 准 引 脚 清 零 事 件 已 标 记 还 是 正 在 测 试? 是 将 标 准 引 脚 置 1 是 事 件 是 否 已 掩 码 为 关 键? 事 件 是 否 已 掩 码 为 关 键? 是 其 他 事 件 是 否 标 志 为 关 键? 是 过 / 欠 事 件 条 件 是 否 为 真? 将 关 键 引 脚 置 1 将 关 键 引 脚 清 零 清 除 事 件 标 志 寄 存 器 清 除 事 件 测 试 寄 存 器 清 除 事 件 清 除 寄 存 器 限 制 计 数 器 = 0 是 限 制 计 数 器 ++ 是 否 满 足 事 件 保 持 时 间 的 要 求? 是 退 出 并 处 理 下 一 事 件 事 件 顺 序 : 过 流 过 功 率 过 频 欠 频 过 温 欠 温 退 出 并 处 理 下 一 事 件 图 7-1: 事 件 寄 存 器 操 作 流 程 图 DS A_CN 第 31 页

32 7.1 事 件 使 能 寄 存 器 (0x008A) 事 件 使 能 寄 存 器 为 只 读 寄 存 器, 用 于 在 根 据 限 制 和 保 持 寄 存 器 使 能 事 件 时 产 生 标 志 : 寄 存 器 7-1: 事 件 使 能 寄 存 器 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W OC OV OP UV OF UF OT UT bit 15 bit 8 R/W R/W U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 VSA VSU bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 15 OC: 过 流 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 14 OV: 过 压 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 13 OP: 过 功 率 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 12 UV: 欠 压 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 11 OF: 过 频 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 10 UF: 欠 频 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 9 OT: 过 温 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 8 UT: 欠 温 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 7 VSA: 电 压 跌 落 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 6 VSU: 电 压 浪 涌 1 = 使 能 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 5-0 未 实 现 : 读 为 0 DS A_CN 第 32 页

33 7.2 事 件 标 志 寄 存 器 (0x001C) 事 件 标 志 寄 存 器 为 只 读 寄 存 器, 用 于 在 根 据 限 制 和 保 持 寄 存 器 而 触 发 事 件 时 产 生 标 志 请 注 意, 事 件 标 志 会 被 锁 存, 直 至 事 件 结 束 且 事 件 清 除 寄 存 器 将 相 应 位 清 零 : 寄 存 器 7-2: 事 件 标 志 寄 存 器 R-0 R-0 R-0 R-0 R-0 R-0 R-0 R-0 OC OV OP UV OF UF OT UT bit 15 bit 8 R-0 R-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 VSA VSU bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 15 OC: 过 流 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 14 OV: 过 压 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 13 OP: 过 功 率 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 12 UV: 欠 压 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 11 OF: 过 频 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 10 UF: 欠 频 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 9 OT: 过 温 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 8 UT: 欠 温 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 7 VSA: 电 压 跌 落 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 6 VSU: 电 压 浪 涌 1 = 发 生 故 障 事 件 0 = 无 故 障 bit 5-0 未 实 现 : 读 为 0 DS A_CN 第 33 页

34 7.3 关 键 事 件 掩 码 寄 存 器 (0x008C) 关 键 事 件 掩 码 寄 存 器 用 于 掩 码 哪 些 事 件 会 对 在 可 配 置 数 字 I/O(DIO) 控 制 寄 存 器 中 被 指 定 为 关 键 通 知 状 态 的 数 字 I/O 引 脚 产 生 影 响 可 在 此 设 置 任 意 数 量 的 事 件, 以 在 相 应 的 DIO 引 脚 上 创 建 活 动 寄 存 器 7-3: 关 键 事 件 掩 码 寄 存 器 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 OC OV OP UV OF UF OT UT bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 VSA VSU bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 15 bit 14 bit 13 bit 12 bit 11 bit 10 bit 9 OC: 过 流 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OV: 过 压 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OP: 过 功 率 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 UV: 欠 压 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OF: 过 频 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 UF: 欠 频 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OT: 过 温 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 8 UT: 欠 温 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 7 VSA: 电 压 跌 落 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 6 VSU: 电 压 浪 涌 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 关 键 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 5-0 未 实 现 : 读 为 0 DS A_CN 第 34 页

35 7.4 标 准 事 件 掩 码 寄 存 器 (0x008E) 标 准 事 件 掩 码 寄 存 器 用 于 掩 码 哪 些 事 件 会 对 在 DIO 控 制 寄 存 器 中 被 指 定 为 标 准 通 知 状 态 的 数 字 I/O 引 脚 产 生 影 响 可 在 此 设 置 任 意 数 量 的 事 件, 以 在 相 应 的 DIO 引 脚 上 创 建 活 动 寄 存 器 7-4: 标 准 事 件 掩 码 寄 存 器 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 OC OV OP UV OF UF OT UT bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 VSA VSU bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 15 bit 14 bit 13 bit 12 bit 11 bit 10 bit 9 OC: 过 流 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OV: 过 压 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OP: 过 功 率 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 UV: 欠 压 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OF: 过 频 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 UF: 欠 频 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 OT: 过 温 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 8 UT: 欠 温 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 7 VSA: 电 压 跌 落 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 6 VSU: 电 压 浪 涌 1 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 将 被 驱 动 为 高 电 平 0 = 发 生 故 障 事 件 时, 分 配 到 标 准 通 知 的 DIO 引 脚 不 受 影 响 bit 5-0 未 实 现 : 读 为 0 DS A_CN 第 35 页

36 7.5 事 件 测 试 寄 存 器 (0x0090) 当 系 统 设 计 人 员 想 要 启 动 并 测 试 事 件 条 件 但 又 不 能 应 用 通 常 会 触 发 事 件 通 知 的 电 流 电 压 功 率 温 度 或 频 率 时, 可 以 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 : 寄 存 器 7-5: 事 件 测 试 寄 存 器 当 相 应 位 置 1 时,MCP39F501 器 件 会 表 现 为 似 乎 超 出 了 相 应 的 限 制 和 保 持 寄 存 器, 并 触 发 相 应 事 件 事 件 测 试 寄 存 器 不 能 用 于 清 除 由 限 制 和 保 持 寄 存 器 触 发 的 真 实 事 件, 可 以 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 来 清 除 这 些 事 件 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 OC OV OP UV OF UF OT UT bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 VSA VSU bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 15 bit 14 bit 13 bit 12 bit 11 bit 10 OC: 过 流 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 OV: 过 压 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 OP: 过 功 率 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 UV: 欠 压 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 OF: 过 频 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 UF: 欠 频 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 DS A_CN 第 36 页

37 寄 存 器 7-5: 事 件 测 试 寄 存 器 ( 续 ) bit 9 OT: 过 温 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 bit 8 UT: 欠 温 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 bit 7 VSA: 电 压 跌 落 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 bit 6 VSU: 电 压 浪 涌 1 = 触 发 事 件, 相 应 的 事 件 标 志 位 和 关 键 / 标 准 引 脚 根 据 掩 码 寄 存 器 执 行 相 应 操 作 0 = 使 用 事 件 测 试 寄 存 器 来 清 除 设 置 的 任 意 事 件 在 此 处 写 入 0 对 真 实 事 件 不 起 作 用, 要 清 除 真 实 事 件, 请 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 bit 5-0 未 实 现 : 读 为 事 件 清 除 寄 存 器 (0x0092) 事 件 清 除 寄 存 器 用 于 清 除 由 超 出 给 定 事 件 的 限 制 和 保 持 寄 存 器 的 真 实 条 件 触 发 的 事 件, 或 者 在 事 件 测 试 寄 存 器 中 将 相 应 的 位 置 1 而 触 发 的 事 件 使 用 事 件 清 除 寄 存 器 清 除 事 件 时, 如 果 相 应 事 件 已 由 事 件 测 试 寄 存 器 通 过 将 相 应 位 置 1 而 触 发, 则 该 位 以 及 事 件 标 志 寄 存 器 都 将 自 动 清 零 事 件 清 除 寄 存 器 位 不 会 被 锁 存, 如 果 被 置 1, 则 会 在 事 件 标 志 寄 存 器 和 事 件 测 试 寄 存 器 均 清 零 后 自 动 清 零 寄 存 器 7-6: 事 件 清 除 寄 存 器 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 OC OV OP UV OF UF OT UT bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 VSA VSU bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 15 OC: 过 流 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 DS A_CN 第 37 页

38 寄 存 器 7-6: 事 件 清 除 寄 存 器 ( 续 ) bit 14 OV: 过 压 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 13 OP: 过 功 率 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 12 UV: 欠 压 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 11 OF: 过 频 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 10 UF: 欠 频 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 9 OT: 过 温 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 8 UT: 欠 温 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 7 VSA: 电 压 跌 落 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 6 VSU: 电 压 浪 涌 1 = 清 除 事 件 0 = 不 起 作 用 bit 5-0 未 实 现 : 读 为 电 压 跌 落 和 电 压 浪 涌 检 测 电 压 跌 落 和 电 压 浪 涌 事 件 报 警 的 工 作 方 式 与 其 他 事 件 报 警 有 所 不 同, 其 他 事 件 报 警 均 为 每 个 计 算 周 期 测 试 一 次 而 这 两 种 事 件 报 警 设 计 为 在 出 现 报 警 条 件 时 提 供 更 加 快 速 的 中 断 请 注 意, 由 于 检 测 时 间 小 于 一 个 线 路 周 期, 因 此 这 两 种 事 件 均 没 有 关 联 的 保 持 寄 存 器 计 算 引 擎 会 持 续 跟 踪 后 续 的 输 入 电 压 均 方 值, 如 下 面 的 公 式 定 义 : 公 式 7-1: 因 此, 每 当 数 据 就 绪 时, 都 会 将 V SA 的 值 与 电 压 跌 落 限 制 寄 存 器 (0x0086) 和 电 压 浪 涌 限 制 寄 存 器 (0x0088) 中 设 置 的 可 编 程 阈 值 进 行 比 较, 以 决 定 是 否 应 将 标 志 置 1 如 果 这 两 种 事 件 之 一 被 掩 码 为 标 准 事 件 引 脚 或 关 键 事 件 引 脚, 则 会 在 这 些 引 脚 上 提 供 逻 辑 高 电 平 中 断 和 所 有 其 他 事 件 一 样, 这 两 种 事 件 也 会 被 锁 存, 而 且 必 须 在 事 件 结 束 后 使 用 相 应 的 清 除 事 件 位 来 清 除 跌 落 或 浪 涌 事 件 可 用 于 快 速 确 定 系 统 中 是 否 发 生 了 电 源 故 障 利 用 MCP39F501 的 片 上 EEPROM 可 以 将 这 两 种 事 件 快 速 记 录 到 存 储 器 中, 以 便 为 PSU 跟 踪 破 坏 性 事 件 2 f LINE 0 2 V SA = V f n SAMPLE f n = SAMPLE 1 2 f LINE DS A_CN 第 38 页

39 8.0 可 配 置 的 数 字 I/O 引 脚 (DIO 配 置 0X0046) 8.1 概 述 MCP39F501 器 件 具 有 4 个 可 配 置 引 脚, 共 有 5 种 可 能 的 配 置 这 些 配 置 为 : 标 准 通 知 输 出 关 键 通 知 输 出 逻 辑 输 入 器 件 地 址 位 输 入 ( 仅 DIO0/DIO1) 温 度 输 入 ( 仅 DIO2) 通 知 输 出 ( 标 准 和 关 键 ) 当 某 引 脚 定 义 为 标 准 事 件 或 关 键 事 件 的 通 知 时, 相 关 引 脚 将 根 据 由 事 件 寄 存 器 设 置 的 掩 码 变 为 有 效 ( 见 第 7.0 节 事 件 通 知 ) 逻 辑 输 入 所 有 DIO 引 脚 均 默 认 分 配 为 逻 辑 输 入 分 配 为 逻 辑 输 入 时,DIO 引 脚 的 状 态 会 反 映 在 系 统 状 态 寄 存 器 中, 而 且 可 用 于 标 志 各 种 系 统 事 件 以 及 通 过 串 行 接 口 执 行 读 操 作 器 件 地 址 位 输 入 ( 仅 A0/DIO0 和 A1/DIO1) 对 于 多 器 件 总 线, 有 两 个 数 字 IO 引 脚 可 以 复 用 为 地 址 引 脚 DIO0 还 可 用 作 A0,DIO1 还 可 用 作 A1 对 于 在 一 条 总 线 上 连 接 多 个 器 件 的 系 统,MODE/DIR 引 脚 应 通 过 一 个 弱 下 拉 电 阻 连 接 到 GND, 如 图 4-2 所 示 POR 时,MCP39F501 会 测 试 该 引 脚 的 状 态, 如 果 MODE/DIR 为 逻 辑 低 电 平, 则 会 禁 止 DIO0 和 DIO1, 然 后 将 这 两 个 引 脚 用 作 器 件 地 址 A0 和 A1 位 ( 校 准 寄 存 器 块 的 起 始 地 址 ) 的 输 入 引 脚 如 果 MODE/DIR 引 脚 为 逻 辑 高 电 平, 则 器 件 被 视 为 处 于 单 器 件 模 式, 此 时 不 需 要 地 址 引 脚, 可 将 DIO0 和 DIO1 配 置 为 七 种 可 能 配 置 中 的 任 意 一 种 温 度 输 入 ( 仅 DIO2) 当 DIO2 配 置 为 温 度 输 入 时, 热 敏 电 阻 电 压 寄 存 器 (0x001A) 中 包 含 来 自 所 连 接 温 度 传 感 器 的 ADC 读 数 换 算 值 如 果 DIO2 配 置 为 输 出, 则 热 敏 电 阻 电 压 寄 存 器 中 的 值 将 等 于 零 寄 存 器 8-1: DIO 配 置 寄 存 器 U-0 U-0 U-0 U-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 DIO3[2] DIO3[1] DIO[0] DIO2[2] bit 15 bit 8 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 DIO2[1] DIO2[0] DIO1[2] DIO1[1] DIO1[0] DIO0[2] DIO0[1] DIO0[0] bit 7 bit 0 图 注 : R = 可 读 位 W = 可 写 位 U = 未 实 现 位, 读 为 0 - n = POR 值 1 = 置 1 0 = 清 零 x = 未 知 bit 未 实 现 : 读 为 0 bit 11-9 DIO3[n]:DIO3 配 置 位 111 = 未 使 用 110 = 未 使 用 101 = 标 准 通 知 输 出 100 = 关 键 通 知 输 出 011 = 未 使 用 010 = 输 入 ( 默 认 ) 001 = 未 使 用 000 = 未 使 用 DS A_CN 第 39 页

40 寄 存 器 8-1: DIO 配 置 寄 存 器 ( 续 ) bit 8-6 bit 5-3 bit 2-0 DIO2[n]:DIO2 配 置 位 111 = 未 使 用 110 = 未 使 用 101 = 标 准 通 知 输 出 100 = 关 键 通 知 输 出 011 = 温 度 输 入 010 = 输 入 ( 默 认 ) 001 = 未 使 用 000 = 未 使 用 DIO1[n]:DIO1 配 置 位 111 = 未 使 用 110 = 未 使 用 101 = 标 准 通 知 输 出 100 = 关 键 通 知 输 出 011 = 器 件 地 址 位 输 入 010 = 输 入 ( 默 认 ) 001 = 未 使 用 000 = 未 使 用 DIO0[n]:DIO0 配 置 位 111 = 未 使 用 110 = 未 使 用 101 = 标 准 通 知 输 出 100 = 关 键 通 知 输 出 011 = 器 件 地 址 位 输 入 010 = 输 入 ( 默 认 ) 001 = 未 使 用 000 = 未 使 用 DS A_CN 第 40 页

41 9.0 MCP39F501 校 准 9.1 概 述 校 准 可 对 系 统 中 的 ADC 增 益 误 差 元 件 容 差 和 总 体 噪 声 进 行 补 偿 该 器 件 提 供 了 片 上 校 准 算 法, 可 快 速 执 行 简 单 的 系 统 校 准 MCP39F501 上 的 A/D 转 换 器 具 有 优 异 的 模 拟 性 能, 可 进 行 单 点 校 准, 并 通 过 一 条 校 准 命 令 实 现 精 确 测 量 可 使 用 预 定 义 的 自 动 校 准 命 令 进 行 校 准, 也 可 以 直 接 写 入 校 准 寄 存 器 进 行 校 准 如 果 用 户 需 要 额 外 的 校 准 点 ( 交 流 失 调 相 位 补 偿 和 直 流 失 调 ), 可 以 使 用 相 应 的 校 准 寄 存 器, 本 节 将 分 别 介 绍 这 些 寄 存 器 9.2 校 准 顺 序 校 准 时 需 遵 循 正 确 的 步 骤 如 果 器 件 连 接 了 外 部 温 度 传 感 器, 则 应 首 先 进 行 温 度 校 准, 方 法 是 读 取 热 敏 电 阻 电 压 寄 存 器 (0x001A) 的 值, 然 后 通 过 将 其 写 入 环 境 温 度 参 考 电 压 寄 存 器 (0x00B6) 来 复 制 该 值 如 果 器 件 使 用 内 部 振 荡 器 工 作, 那 么 接 下 来 必 须 使 用 Auto-Calibration Frequency 命 令 校 准 工 频 然 后 应 该 在 单 位 功 率 因 数 下 进 行 单 点 增 益 校 准 如 果 关 注 的 是 非 单 位 位 移 功 率 因 数 测 量, 下 一 步 应 当 进 行 相 位 校 准, 然 后 是 无 功 功 率 增 益 校 准 校 准 顺 序 总 结 如 下 : 1. 温 度 校 准 ( 可 选 ) 2. 工 频 校 准 ( 可 选 ) 3. PF = 1 时 的 增 益 校 准 4. PF 1 时 的 相 位 校 准 ( 可 选 ) 5. PF 1 时 的 无 功 功 率 增 益 校 准 ( 可 选 ) 9.3 单 点 增 益 校 准 ( 单 位 功 率 因 数 下 的 校 准 ) 如 果 在 交 流 模 式 下 使 用 器 件 时 导 通 高 通 滤 波 器, 则 可 以 移 除 大 部 分 失 调 误 差, 此 时 只 需 要 进 行 单 点 增 益 校 准 对 相 应 寄 存 器 执 行 写 操 作 可 以 手 动 将 增 益 寄 存 器 正 确 设 置 为 产 生 所 需 输 出 一 种 替 代 方 法 是 使 用 本 节 介 绍 的 自 动 校 准 命 令 使 用 Auto-Calibration Gain 命 令 应 用 与 目 标 校 准 电 流 (0x004C) 校 准 电 压 (0x0050) 和 校 准 有 功 功 率 (0x0052) 寄 存 器 中 的 值 等 效 的 稳 定 参 考 电 压 和 电 流 后, 即 可 向 器 件 发 出 Auto-Calibration Gain 命 令 校 准 成 功 后 ( 响 应 = ACK), 可 发 出 Save Registers to Flash 命 令 来 保 存 器 件 计 算 的 校 准 常 量 发 出 Auto-Calibration Gain 命 令 后, 以 下 寄 存 器 将 置 1: RMS 电 流 增 益 (0x0028) RMS 电 压 增 益 (0x002A) 有 功 功 率 增 益 (0x002C) 该 命 令 发 出 后,MCP39F501 会 尝 试 根 据 如 下 公 式 更 改 增 益 寄 存 器, 从 而 使 全 部 三 个 输 出 量 的 测 量 值 与 预 期 值 相 匹 配 : 公 式 9-1: 预 期 值 GAIN NEW = GAIN OLD 测 量 值 此 公 式 同 时 适 用 于 RMS 电 压 RMS 电 流 和 有 功 功 率 由 于 全 部 三 个 输 出 量 的 增 益 寄 存 器 均 为 16 位 数 字, 因 此 预 期 值 与 测 量 值 ( 可 通 过 更 改 范 围 寄 存 器 进 行 修 改 ) 的 比 值 以 及 先 前 增 益 必 须 确 保 公 式 能 够 得 到 一 个 有 效 的 数 字 此 处 的 限 制 设 置 范 围 为 25,000 到 65,535 对 于 全 部 三 种 输 出 量, 如 果 新 增 益 在 此 限 制 范 围 内, 则 会 返 回 ACK 以 指 示 校 准 成 功, 否 则 命 令 将 返 回 NAK 以 指 示 校 准 尝 试 失 败 用 户 应 负 责 确 保 范 围 设 置 PGA 设 置 和 硬 件 设 计 设 置 均 正 确 无 误, 以 便 能 够 使 用 该 命 令 成 功 校 准 有 效 校 准 的 范 围 选 择 示 例 在 本 示 例 中, 用 户 对 未 经 校 准 的 系 统 施 加 1A 的 校 准 电 流 在 系 统 特 定 的 电 流 检 测 电 阻 值 和 PGA 增 益 等 条 件 下,RMS 电 流 寄 存 器 (0x0004) 的 指 示 值 为 2300 用 户 希 望 在 应 用 1A 电 流 后,RMS 电 流 寄 存 器 中 的 值 为 1000, 即 1.000A( 分 辨 率 为 1 ma) 其 他 给 定 值 为 : RMS 电 流 增 益 的 现 有 值 为 范 围 的 现 有 值 为 12 DS A_CN 第 41 页