原创 FS6611-脉冲输出的电能计量集成电路

2006-10-18 14:27 5018 0 分类: 电源/新能源

1.      简介<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />


FS6611是一种高准确度电能测量集成电路,其技术指标超过了IEC62053规定的准确度要求。


 


FS6611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)使用数字电路,这使FS6611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。


 


FS6611引脚F1F2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CF以较高频率形式输出有功功率瞬时值,用于校验或与MCU接口。


 


FS6611内部包含一个对AVDD电源引脚的监控电路。在AVDD上升到4V之前,FS6611一直保持在复位状态。当AVDD降到4V以下,FS6611也被复位,此时F1F2CF都没有输出。


 


内部的空载阈值特性保证FS6611在空载时没有潜动。


 


FS661124SSOP封装。


2.     


高准确度,支持50Hz/60Hz  IEC 687/62052/62053标准的准确度要求


5001的动态范围内误差小于0.1%


同时输出CF,F1F2


有功功率平均值从FS6611引脚F1F2以频率方式输出


有功功率瞬时值从引脚CF以较高频率方式输出,能用于仪表校验


逻辑输出引脚REVP能指示负功率或错线


F1F2能直接驱动机电式计度器和两相步进电机


电流通道中的可编程增益放大器(PGA)使仪表能使用小阻值的分流电阻


在环境和时间有很大变化的条件下,采用专利模数转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)仍保证高准确度


片内设有电源监控电路


片内带有防潜动功能(空载阈值)


片内基准电压2.5V±8%,能为外部电路提供基准


+5V单电源、低功耗(典型值15mW


低成本CMOS工艺


 



1.      订货信息


     FS6611-IS


<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />封装类型


S: SSOP-24


工作温度范围


I: 工业标准


 


2.      应用领域


单相双线电能表


交流式电能量测计


 


3.      引脚排列图(SSOP封装)



1  FS6611引脚排列图


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


4.      引脚描述


1  引脚描述



引脚


符号


说明


1


DVDD


数字电源引脚。该引脚提供FS6611数字电路的电源,正常工作电源电压应保持在5V ± 5%,该引脚应使用10μF电容并联100nF瓷介电容进行去耦。


2, 4, 19


NC


空脚


3


AVDD


模拟电源引脚。该引脚提供FS6611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到最低程度,该引脚应使用10μF电容并联100nF瓷介电容进行去耦。


5, 6


V1P, V1N


通道1(电流通道)的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方式,正常工作最大信号电平为±470mV。通道1有一个PGA,其增益见表4。这个引脚相对于AGND的最大信号电平为±1V。两个引脚内部都有ESD保护电路,这两个引脚能承受±6V的过电压,而不造成永久性损坏。


7, 8


V2P, V2N


通道2(电压通道)的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方式,正常工作最大信号电压为±660mV。对于AGND的最大信号电平为±1V。两个引脚内部都有ESD保护电路,这两个引脚能承受±6V的过电压,而不造成永久性损坏。


9


 


RESET


 


复位引脚。当为低电平时,ADC和数字电路保持复位状态,在RESET的下降沿,清除FS6611内部寄存器。


10


REFIN/OUT


基准电压的输入输出引脚。片内基准电压标称值为2.5V ± 8%,典型温度系数为30ppm/℃。外部基准源可以直接连接到该引脚上。无论用内部还是外部基准源,该引脚都应使用10μF钽电容和100nF瓷介电容对AGND进行去耦。


11


AGND


这是FS6611模拟电路(即是ADC和基准源)的接地参考点,该引脚应连接到印刷电路板的模拟接地面。模拟接地面是所有模拟电路的接地参考点,如抗混叠虑波器、电流和电压传感器等。为了有效地抑制噪声,模拟接地面与数字接地面只应有一点连接。星形接地方法有助于使数字电流噪声远离模拟电路。


12


SCF


校验频率选择。该引脚的逻辑输入电平确定CF引脚的输出频率。如何选择校验频率见表7


13, 14


S1, S0


这两个引脚的逻辑输入用来为能量冲击转换器选择一个频率,为电能表的设计提供了很大灵活性,祥见电能表应用选择频率部分。


15, 16


G1, G0


这两个引脚的逻辑输入用来选择通道1的增益。可选择的增益是181632祥见模拟输入部分。


17


CLKIN


外部时钟可从该引脚接入,也可把一个石英晶体接在CLKCLKOUT之间,为FS6611提供一个时钟源,规定时钟频率为3.579545MHz。作为石英晶体负载的瓷介电容应和震荡器门电路连接。


18


CLKOUT


如上所述,可把一个石英晶体接在CLKINCLKOUT之间,为FS6611提供一个时钟源,当CLKIN上接有外时钟时CLKOUT引脚能驱动一个CMOS负载。


20


REVP


当检测到负功率时,即电压和电流信号的相位差大于900时,该引脚输出逻辑高电平。该输出没有被锁存,当再次检测到正功率时该引脚的输出复位。该输出的逻辑状态随CF输出脉冲同时变化。


21


DGND


它提供FS6611数字电路(比如说DSP)的接地参考点。该引脚应连接到印刷电路板的数字接地面,数字接地面是所有数字电路(如机械或数字计度器微控制器和LED显示器)的接地参考点。为了有效地抑制噪声,模拟接地面与数字接地面只应有一点连接,如星形接地。


22


CF


频率校验输出引脚。其输出频率反应瞬时有功功率的大小,常用于仪表校验,参见SCF引脚说明。


23, 24


F2, F1


低频逻辑输出引脚,其输出频率反映平均有功功率的大小。这两个逻辑输出可以直接驱动机电式计度器或两相步进电机,祥见传递函数部分。


 


5.      功能框图



2  功能框图


6.      典型应用电路



3  应用电路


7.      极限参数* TA = 25℃除另注明外)


AVDD相对于AGND电压…………………………………………………………………………………………… -0.3V+7V


DVDD相对于DGND电压…………………………………………………………………………………………… -0.3V+7V


DVDD相对于AVDD电压………………………………………………………………………………………… -0.3V+0.3V


模拟VIPVINV2PV2N相对于AGND电压………………………………………………………………… -6V+6V


基准输入电压相对于AGND……………………………………………………………………………… -0.3VAVDD+0.3V


数字输入电压相对于DGND……………………………………………………………………………… -0.3VDVDD+0.3V


数字输出电压相对于DGND……………………………………………………………………………… -0.3VDVDD+0.3V


工作温度范围:


  工业级…………………………………………………………………………………………………………… <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />-40+85


存贮温度范围…………………………………………………………………………………………………… -65℃~+150


结温………………………………………………………………………………………………………………………… +150


24SSOP塑料,功耗………………………………………………………………………………………………… 450mW


热阻θJA…………………………………………………………………………………………………………………… 112/W


焊接温度汽相焊接(60秒)……………………………………………………………………………………………… +215


红外焊接(15秒)………………………………………………………………………………………………………… +220


 


*注意,超出所列的极限参数可能引起器件的永久性损坏。以上给出的仅仅是极限范围,在这样的极限条件或超这些条件工作,器件的技术指标将不能得到保证,长时间在这种极限条件下还会影响器件的可靠性。


 


 


8.      技术指标


2  技术指标


AVDD=DVDD=5V±5%AGND="DGND"=0V,使用片内基准源,CLKIN="3".579545MHz,温度范围=40+85℃)




参数


规格


单位


测试条件及注释


精度1, 2


 


 


 


通道1的测量误差1


 


 


通道2为满度输入(±660 mV), 25


G="1"(GPGA的增益)


0.1


%读数typ


动态范围500:1


G="8"


0.1


%读数typ


动态范围500:1


G="16"


0.1


%读数typ


动态范围500:1


G="32"


0.1


%读数typ


动态范围500:1


 


 


 


线路频率4565Hz


交流电源抑制1


输出频率变化(CF)


0.2


%读数typ


V1=V2=100mVrms50Hz


 


 


 


AVDD加有200mVrms 100Hz纹波


 


 


 


S0=S1=1G0=G1=0


直流电源抑制1


输出频率变化(CF)


±0.3


%读数typ


V1 = 100mVrms, V2 = 100mVrms,


 


 


 


AVDD = DVDD = 5V ± 250mV


模拟输入


 


 


见模拟输入部分


最大信号电平


±1


V max


V1P, V1N, V2N, V2P AGND电压


直流输入阻抗


390


kΩ min


CLKIN = 3.579545MHz


–3dB带宽


14


kHz typ


CLKIN/256, CLKIN = 3.579545MHz


ADC 失调误差1, 2


±25


mV max


Gain = 1,看术语解释部分


增益误差1


±7


%理想值 typ


外部基准源2.5 V


Gain = 1


 


 


 


V1 = 470mVdc, V2 = 660mVdc


增益匹配误差1


±0.2


% 理想值 typ


外部基准源2.5 V


参数


规格


单位


测试条件及注释


基准输入


 


 


 


REFIN/OUT 输入电压范围


2.7


V max


2.5V + 8%


 


2.3


V min


2.5V – 8%


输入阻抗


3.2


kΩ min


 


输入容抗


10


pF max


 


片内基准源


 


 


标称值2.5V


基准电压误差


±200


mV max


 


温度系数


±30


ppm/ typ


 


时钟输入


 


 


注意:


时钟输入频率


4


MHz max


所有指标CLKIN 均为 3.579545MHz


 


1


MHz min


 


逻辑输入3


 


 


 


SCF, S0, S1, RESET, G0 G1


 


 


 


输入高电平 VINH


2.4


V min


DVDD = 5V ± 5%


输入低电平 VINL


0.8


V max


DVDD = 5 V ± 5%


输入电流IIN


± 3


μA max


典型值10nA, VIN = 0 V DVDD


输入电容CIN


10


pF max


 


逻辑输出3


 


 


 


F1F2


 


 


 


输出高电平VOH


4.5


V min


ISOURCE = 10mA


 


 


 


DVDD = 5V


输出低电平VOL


0.5


V max


ISINK = 10mA


 


 


 


DVDD = 5V


CFREVP


 


 


 


输出高电平VOH


4


V min


ISOURCE = 5mA


 


 


 


DVDD = 5V


输出低电平VOL


0.5


V max


ISINK = 5mA


 


 


 


DVDD = 5V


电源


 


 


为到达规定指标对电源的要求


AVDD


4.75


V min


5V – 5%


 


5.25


V max


5V + 5%


DVDD


4.75


V min


5V – 5%


 


5.25


V max


5V + 5%


AIDD


3


mA max


典型值2mA


DIDD


2.5


mA max


典型值1.5mA


:


1见术语解释部分。


2见典型特性曲线图。


3从初期产品中抽样测试,在改进设计或改变工艺后该参数可能受到影响。


技术指标的修改不另行通知


 时序特性1, 2    


      3  时序特性


AVDD = DVDD =5V±5%AGND="DGND"=0V,使用片内基准源,CLKIN="3".58MHz,温度范围=40+85℃)




参数


规格


单位


测试条件及注释


t13


275


ms


F1 F2 的低电平脉宽


t2


见表


sec


输出脉冲周期,见传递函数


t3


1/2 t2


sec


 F1下降沿和F2下降沿之间的时间


t43, 4


90


ms


CF 输出的高电平脉宽


t5


见表 4


sec


CF 输出脉冲周期,见传递函数


t6


CLKIN/4


sec


F1 F2 脉冲之间的最小时间



1从初期产品中抽样测试,在改进设计或改变工艺后该参数可能受到影响。


2见图4


3在较高的输出频率时F1F2CF的脉宽不固定,见频率输出部分。


4在高频率方式下,CF脉宽总是18μs,见频率输出部分和表7


技术指标的修改不另行通知    


                              4 频率输出时序图


 


9.      术语解释


11.1测量误差


FS6611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%  


11.2 电源抑制


电源抑制能力(PSR)用百分比读数误差表示电源电压变化所引起的测量误差。交流电源抑制(PSRac)定义为:先在标称电源电压(5V)的情况下,读取一个测量值,然后在电源电压上叠加一个频率为100Hz、有效值为200mV信号,在相同的输入信号电平下读取第二个测量值,按测量误差公式计算得到的百分比误差即为交流电源抑制比。直流电源抑制(PSRdc)定义为:先在标称电源电压(5V)的情况下,读取一个测量值,然后使电源电压变化±5%,在相同的输入信号电平下读取第二个测量值,按测量误差公式计算得到的百分比误差即为直流电源抑制比


11.3 ADC偏移误差


ADC失调伴随模拟输入的直流失调电压,指模拟输入接AGND后,ADCs仍然能看到一个微弱的直流信号。当通道1的增益增加时,失调降低。ADC失调误差是在FS6611通道1的增益是1时测量值,当它的增益增加到16时,该失调小于1mv


11.4 增益误差


FS6611的增益误差定义为在无失调误差的条件下,当通道1PGA增益(G)等于1时,FS6611的实际输出频率与理想输出频率的差,用相对于理想输出频率的百分比表示。理想输出频率用FS6611的传递函数计算的到,见传递函数部分。


11.5 增益匹配误差


增益匹配误差定义为在无失调误差条件下,当通道增益从1切换到81632时,产生的增益误差。由增益误差引起的输出频率误差,用相对于增益为1时输出频率的百分数表示。


 


10. 详细描述


12.1工作原理


两个ADC对来自电流和电压传感器的电压信号进行数字化,这两个ADC都是16位二阶∑-△模数转换器,过采样速率达895kHzFS6611的模拟输入结构具有宽动态范围,大大降低了传感器接口的设计要求(可以与传感器直接连接),也简化了抗混叠滤波器的设计。电流通道中的可编程增益器件进一步简化了传感器接口。


有功功率是从瞬时功率信号推导计算出来的,瞬时功率信号是用电流和电压信号直接相乘得到的。为了得到有功功率分量(即直流分量),只要对瞬时功率进行低通滤波。图5示出了瞬时有功功率信号,这个设计方案能正确计算非正弦电流和电压波形在不同功率因数情况下的有功功率。所有的信号处理都是由数字电路完成的,因此具有优良的温度和时间的稳定性。



5   信号处理框图


FS6611的低频输出是通过对上述有功功率信息的累计产生,即在两个输出脉冲之间经过长时间的累加,因此输出频率正比于平均有功功率。当这个平均有功功率信息进一步被累加(例如通过计度器累加),就能获得电能计量信息。CF输出的频率较高,累加时间较短,CF的输出频率正比于瞬时有功功率,这对于在稳定负载条件下进行系统校验是很有用的。


 


12.2 功率因数的考虑


上述从瞬时功率信号获取有功功率信息的方法(即低通滤波)对于电压和电流信号不相同的情况也是有效的。图6示出了相移功率因数(PF)等于10.5两种情况,后者也就是电流信号滞后于电压信号60°。假设电压和电流波形都是正弦的,那么瞬时功率信号中的有功功率分量(即直流分量)为:(V×I/2)×cos60°


这是正确的有功功率计算方法。


 



6   瞬时功率信号的直流分量


 


12.3非正弦电压和电流


上述有功功率计算方法也适合于非正弦电流和电压波形。在实际应用中,所以电压和电流波形都会含有一定的谐波成分,瞬时电压和电流可用富立叶变换表达成它们谐波分量之和:


v(t) = V0 + h×sin(hωt +αh)            (1)


式中:


    v(t)——瞬时电压


    V0——电压平均值


    Vh——h次电压谐波有效值


   αh——h次电压谐波的相位角


i(t) = I0 + h×sin(hωt +βh)                (2)


   i(t)——瞬时电流


    I0——电流的直流分量


    Ih —— h次电流谐波有效值


    βh—— h次电流谐波的相位角


利用式12,有功功率P可以用它们的基波有功功率(P1)和谐波有功功率(Ph)之和表达。 


   P = P1+ Ph


其中:


    P1 = V1×I1cosφ1                                      (3)


φ1 =α1 -β1


和:


Ph = Vh×Ihcosφh                        (4)


Φh = αh-βh


从式4可以看出,由电压和电流波形提供的各次谐波都产生谐波有功功率分量。从前面已看出,在纯正弦波情况下功率因数的计算是精确的,而谐波是由一系列正弦波组成的,因此谐波功率因数和有功功率的计算也是正确的。


应当注意,在主时钟频率为3.5795MHz时,模拟输带宽是14kHz


12.4 模拟输入


12.4.1 通道V1(电流通道)


线路电流传感器输出电压接到FS6611的通道V1,该通道采用完全差动输入,V1P为正输入端,V1N为负输入端。


通道1的最大差动峰值电压应小于(470 mV 纯正弦电压有效值330 mV)。应当注意,通道1有一个PGA,其增益可由用户选择为181632(见表I),这使传感器接口的设计大为简单。


7示出了V1PV1N引脚上的最大信号电平,最大的差动电压是470 mV,由增益选择而定。在这两引脚上的差动信号必须以一个共模端作为参考点,如AGND。最大共模信号为100 mV,如图7所示。



7  通道1的最大信号电平(G="1")


 


4   通道1的增益选择




G1


G0


Gain


 


最大查动信号(mV)


0


0


1


±470


0


1


32


±15


1


0


8


±60


1


1


16


±30


 


12.4.2 通道V2(电压通道)


线路电压传感器的输出接FS6611的通道V2,该通道的最大差动峰值电压为±660mV,图8示出了允许连接到FS6611通道2的最大信号电平。



8  通道2的最大信号电平


加在通道2上的差动电压信号必须以一个共模端作为参考点(通常是AGND),最大共模电压为100mV。然而当共模电压为0V时能获得最好的测量结果。


 


12.4.3典型接线图


9示出了通道1的典型接线图,本例选择电流互感器(CT)作为电流传感器。应当注意,这里通道1的共模电压是AGND,它是通过负载电阻的中间抽头接到AGND上的,对V1PV1N上的模拟电压起到互补作用。CT的变比和负载电阻Rb的大小根据差动峰值电压而定,即在最大负载条件下,通道1的差动峰值电压应为±470mV/Gain


 



9  通道1的典型接线图


10示出了通道2两种典型接线方法第一种方法。是使用一个电压互感器(PT),它能使FS6611与主电网完全隔离。第二种方法是以电网的中线(零线)为基准,用一个电阻分压器提供与线路电压成正比的电压信号,调整Ra RbVR的比值能很方便地完成仪表的增益校验。



10  通道2的典型接线图


 


12.5电源监控电路


FS6611片内包含一个电源监控电路,连续对模拟电源(AVDD)进行监控。当电源电压低于4V ± 5%时,FS6611将被复位这对于确保上电和掉电时芯片的正确启动和正常工作时有用的。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。


如图11所示,电源监控电路的正常触发电平为4V,触发电平的允许误差约为± 5%。为保证芯片正常工作应对电源去耦,使AVDD 的波动不超过5V ± 5%



11  片内电源监控特性


 


12.6 能量-脉冲转换


如前所述,相乘后低通滤波器的数字输出包含有功功率信息,然而,这个低通滤波器不是理想滤波器,因此输出信号仍含有经衰减的线路基波和谐波频率成分,即cos(hwt),其中h="1"23,……


12示出了低通滤波器输出的瞬时有功功率信号还包含了相当大的瞬时功率信息,即cos(2wt)。这个信号通过数-频率转换器,随时间被积分(累加),进而产生输出频率。此数字频率转换器起到平均作用,将抑制了瞬时有功功率信号中的非直流成分,正弦信号的平均值皆为零。因此,FS6611产生的频率与平均有功功率成正比,在稳定负载(即恒定电压和电流)条件下的数字-频率转换如图12所示。



12  有功功率到频率的转换


 


从图12可见,即使在稳定负载条件下CF输出频率仍然随时间变化,这种频率的变化主要是由瞬时功率信息中的cos(2wt)成分产生的。CF输出频率能高达F1F2输出频率的2048倍。CF能以较高的频率输出,是因为在对瞬时有功功率进行累加完成频率转换的过程中,采用了较短的累加时间,较短的累加时间意味着减弱了对cos(2wt)成分的平均作用,于是部分瞬时功率信号成分通过了数字,频率转换器,但这在实际应用中不成为问题。当CF用于校验时,CF输出频率用频率计度器进一步平均,以消除纹波,如果CF用于带微处理器的电能计量,CF也应该进行平均后再计算功率。F1F2以很低的频率输出,对瞬时有功功率已有足够的平均作用。因此大大衰减了正弦成分,获得几乎无纹波的输出。


 


12.7 FS6611与电能测量控制器接口


FS6611与微控制器(MCU)接口最简单的方法是使用CF高频输出,输出频率设定为2048F1F2。这要求设置SCF="0"S0=S1=1),见表7。当模拟输入端加有满度交流信号时,CF输出频率将达5.5kHz左右。图13示出的方案能把输出频率数字化,并完成前面提到的平均作用。



13   FS6611MCU接口


 


如图所示,频率输出CF端连接到MCU的计度器或端口,MCU在内部定时器设定的积分时间内对CF输出的脉冲计数,平均功率正比于平均频率,由下式确定:


  平均功率=平均频率


          =脉冲个数/积分时间


 


在一个积分周期内消耗的电能为:


电能=平均功率脉冲个数×积分时间


    =(脉冲个数/积分时间) ×积分时间=脉冲个数


 


用作仪表校验时,积分时间应在1020秒,以便能累计足够数量的脉冲,求得正确的平均频率。在正常运行时,积分时间可以减小到12秒,这取决于显示器更新速率的需要。当积分时间较短时,即使在稳定负载条件下,在每个更新周期内的电能计数值会有些波动,然而,在1分钟或更长的时间内测出的电能将没有波动。


功率测量的考虑


计算和显示功率信息总会有一些波动,这取决于MCU测定平均功率所用的积分周期以及负载的大小。例如,在轻载情况下,输出频率为10 Hz,积分周期为2秒,那么在一个积分周期内只计到20个脉冲。因为FS6611输出频率和MCU定时器不是同步工作的,因此丢失一个脉动的可能性总是存在的,这就会导致二十分之一(5%)的测量误差。


 


12.8 转换函数


12.8.1输出频率F1F2


FS6611通过计算通道1和通道2两个输入电压的乘积,然后对乘积进行低通滤波,获取有功功率信息。再将这个有功功率信息进一步转换成频率,以低电平有效的脉冲信号从引脚F1F2输出。这个脉冲信号的频率是相当低的,例如,在S0=S1=0(见表Ⅲ),交流输入的情况下,最高频率仅0.34Hz。这意味着,这个频率是对有功功率信号经过相当长时间累计后产生的,因此这个输出频率与平均有功功率成正比,有功功率的平均过程是隐含在数字频率转换中完成的。输出频率与输入电压大小有关,由下式确定:


         Freq =


  式中:


       Freq——引脚F1F2输出的脉冲频率(Hz


       V1——通道1差动输入电压有效值(V


       V2——通道2差动输入电压有效值(V


       G——181632取决于PGA的增益,由G0G1的逻辑输入确定


       VREF——基准电压(2.5V±8%)(V


       F1–4——由主时钟CLKIN分频获得,分频系数由S0S1确定,见表5


5  F1–4的频率选择    




S1


S0


F1-4(Hz)


XTAL/CLKIN*


0


0


1.7


3.579545MHz/221


0


1


3.4


3.579545MHz/220


1


0


6.8


3.579545MHz/219


1


1


13.6


3.579545MHz/218


 



    在这个例子中,加到V1V2端的是峰值分别为±470mV和±660mV的交流电压,预期的输出频率计算如下:


     G="1"G0=G1=0


     F1-4=1.7HzS0=S1=0


     V1=峰值为470mV的交流有效值=0.47/  V


    V2=峰值为660mV的交流有效值= 0.66/  V


     VREF="2".5V(标称基准电压)


     注:如果使用片内基准源,由于基准电压误差为±8%,所以不同芯片的实际输出频率会有差异。


Freq =  = 0.34 (Hz)


   6列出了所有可能的最高输出频率


 


                      6  F1F2的最高输出频率




S1


S0


最高交流输出频率(Hz)


0


0


0.34


0


1


0.68


1


0


1.36


1


1


2.72


 


12.8.2输出频率CF


脉冲输出CF主要用于仪表校验。CF端输出的脉冲频率可高达F1F2的输出脉冲频率的2048倍。F1-4频率选得越低,CF的倍率越高(高频方式SCF="0"S1=S0=1情况除外)。表7给出了两者之间的关系,它们取决于逻辑输入S0S1SCF的状态。因为CF输出的频率比较高,因此它与瞬时有功功率成正比。如同F1F2一样,CF输出频率也是在相乘后经低通滤波器获得的。然而,因为输出频率较高,有功功率累计的时间非常短,因此在数字-频率转换过程中完成的平均作用较小。由于对有功功率信号的平均作用较小,所以CF的输出对功率波动的响应比较敏感,见图2信号处理框图。


                      7  CF的最高输出频率




SCF


S1


S0


F1-4


(Hz)


CF Max for AC Signals


(Hz)


1


0


0


1.7


128×F1, F2 = 43.52


0


0


0


1.7


64×F1, F2 = 21.76


1


0


1


3.4


64×F1, F2 = 43.52


0


0


1


3.4


32×F1, F2 = 21.76


1


1


0


6.8


32×F1, F2 = 43.52


0


1


0


6.8


16×F1, F2 = 21.76


1


1


1


13.6


16×F1, F2 = 43.52


0


1


1


13.6


2048×F1, F2 = 5570


 


 


 


12.9电度表输出频率选择


用户可从表54个频率中选择一个,这个频率决定了F1F2的输出用来驱动电能寄存器(机电式或其他形式)。由于仅有4个不同的频率能选择,所以这4个可选的频率是针对仪表常数为100imp/kWhr(即每千瓦小时对应100个计数脉冲),最大电流在10A120A之间的情况优化设计的。表8给出了线路电压为220V情况下,几种最大电流对应的输出频率,仪表常数均为100imp/kWhr


                       8  F1F2输出频率(100imp/kWhr)




IMax (A)


F1 and F2 (Hz)


12.5


0.076


25


0.153


40


0.244


60


0.367


80


0.489


120


0.733


 


F1–4的频率完全能满足上述F1F2输出频率范围的要求。在设计电度表时,同道2的标称电压应设在半满度值,以便对仪表常数进行校验。电流通道在最大负载时也不应超过半满度值,这样考虑能允许对过电流信号和高峰值因数信号进行累计。表9给出了两个模拟输入均为半满度值时F1F2的输出频率。表9列出的频率与表8给出的最大负载频率非常接近。


 


                      9 半满度交流输入时F1F2输出频率




S1


S0


F1-4


(Hz)


Frequency on F1 and F2 (Hz)


(Ch1 and Ch2 Half Scale AC Inputs)


0


0


1.7


0.085


0


1


3.4


0.17


1


0


6.8


0.34


1


1


13.6


0.68


 


在设计电度表时为了选择一个合适的F1–4频率,首先应从表8找到与最大负载电流IMXA(仪表常数为100imp/kWhr)对应的频率,然后与表94列比较,从表中选出最接近的一个频率,与之对应的F1–4就是最好的选择。例如,要设计一个最大电流为25A的电度表,线路电压为220V,仪表常数为100imp/kWhr,从表8可查出F1F2的输出频率为0.153Hz,再看表9,与0.153Hz最接近的是0.17Hz,于是F1–4可以确定为3.4Hz


 


频率输出


4示出了各频率输出信号的时序。F1F2输出频率较低,能直接驱动步进电机或机电式脉冲计度器。F1F2提供的是两个交替的低电平脉冲信号,脉冲宽度(t1)275msF1F2下降沿间隔时间(t3)约为F1周期(t2)的一半。然而,F1F2的脉冲周期小于550ms1.81Hz)时,F1F2脉宽变为脉冲周期的一半。F1F2的最高输出频率如表Ⅲ所示。


高频率输出CF主要用于通信和仪表校验。CF产生脉宽(t4)90ms,高电平有效的脉冲信号,其频率正比于瞬时有功功率。表7给出了CF的输出频率。与F1F2情况一样,当CF的周期((t5)小于180ms时,CF的脉宽变为脉冲周期的一半。例如,当CF的频率为20Hz时,CF的脉宽是25ms。应当注意,当CF选择为高频方式(即SCF="0"S1=S0=1)时,CF的脉宽固定为18μs,因此不管CF的输出频率多高,(t4)总是18μs


 


12.10 空载阈值


FS6611包括一个空载阈值和启动电流特性,它具有防潜动功能。FS6611设定了一个最小频率,当负载产生的频率低于这个最小频率时,F1F2CF将没有脉冲输出。这个最小输出频率是满度输出频率对应的F1–40.0014%,见表5。例如某电度表的仪表常数为100imp/kWhr,F1,F2选用的F1–43.4Hz,那么,在F1F2端的最小输出频率是3.4Hz0.0014%4.76×10-5Hz),CF端的最小输出频率是3.05×10–3Hz at CF (64 ×F1 Hz)在本例中,空载阈值等效于1.7W负载,或在220V情况下8mA启动电流。这个值与IEC62053规定的比较,后者要求启动电流≤0.4%Ib(基本电流),对于Ib5A的电度表,0.4%Ib20mA 因此这种设计下的启动电流满足IEC的需要,就像上述例子所阐述的一样,对F1–4和步进电机显示的比率的选择决定了启动电流。


 


 


 


13封装外形


SSOP-24



:


1.控制尺寸: mm


2.Refer to JEDEC MO – 150AG


3.尺寸 “D”不包含Flash模型, 突出或者Burrs. 3个的引线不能超过 0.006” (0.15mm) ;


4. “E” 不包括内部flash或者推出,他们的一边不超过0.010” (0.25mm)


5.间隙:±0.010” (0.25mm),除非另有说明


6.其他尺寸符合下面的说明


 




符号


尺寸(毫米)


尺寸(英寸)


最小值


一般值


最大值


最小值


一般值


最大值


A


——


——


2.0


——


——


0.079


A1


0.05


——


——


0.002


——


——


A2


1.65


1.75


1.85


0.065


0.069


0.073


b


0.22


——


0.38


0.009


——


0.015


C


0.09


——


0.25


0.004


——


0.01


D


7.90


8.20


8.50


0.311


0.323


0.345


E


7.40


7.80


8.20


0.291


0.307


0.323


E1


5.00


5.30


5.60


0.197


0.209


0.220


e


0.65 BSC


0.026 BSC


L


0.55


0.75


0.95


0.022


0.030


0.037


R1


0.09


——


——


0.004


——


——


R2


0.09


——


——


0.004


——


——


y


——


——


0.10


——


——


0.004


θ


0o


4o


8o


0o


4o


8o


θ1


0o


——


——


0o


——


——


θ2


7o TYP


7o TYP



 


 

文章评论0条评论)

登录后参与讨论
相关推荐阅读
chwb02_817835118 2012-11-22 08:47
Altera Quartus II软件12.1版借助强大的高级设计流程,加速系统开发
Altera公司 (Nasdaq: ALTR) 今天宣布,推出Quartus® II 软件12.1 版——在CPLD、FPGA、SoC FPGA和HardCopy® ASIC设计方面,性能和效能在...
chwb02_817835118 2012-11-17 23:26
介绍28nm创新技术,超越摩尔定律
在工艺方法基础上,Altera利用FPGA创新技术超越了摩尔定律,满足更大的带宽要 求,以及成本和功耗预算。Altera Stratix® V FPGA通过28-Gbps高功效收发器突破 了带...
chwb02_817835118 2012-11-17 23:22
Altera与Northwest Logic联合开发RLDRAM 3存储器接口解决方案
Altera公司 (NASDAQ: ALTR)与FPGA高性能知识产权(IP)内核领先供应商Northwest Logic今天宣布,开始提供硬件成熟的1,600 Mbps低延时DRAM (RLDR...
chwb02_817835118 2012-11-17 23:21
Altera电机控制开发工作台前所未有的提高系统集成度、可扩展的性能和灵活性
Altera公司(NASDAQ: ALTR)今天宣布,新的电机控制开发工作台前所未有的提高了电机控制系统设计的系统集成度和灵活性,而且性能还可以扩展,同时大幅度缩短开发时间,降低风险。工作台包括一...
chwb02_817835118 2012-11-07 11:05
Altera OpenCL统一的异构编程
观看OpenCL怎样为异构计算提供统一的平台。在这一演示中,我们将为GPU编写的NVIDIA代码重新定位到Stratix V FPGA上。  ...
chwb02_817835118 2012-11-07 10:58
Altera宣布业界首款支持FPGA的OpenCL工具——进一步加速了FPGA在异构系统中的应用
Altera公司 (NASDAQ: ALTR)今天宣布,提供FPGA业界的第一款用于OpenCL™ 的软件开发套件(SDK) (开放计算语言) 的软件开发套件,它结合了FPGA强大的并行体系结构以...
广告
EE直播间
更多
我要评论
0
0
广告
关闭 热点推荐上一条 /7 下一条