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《基于CSE7780的智能节能插座方案》.pdf
基于CSE7780 的智能节能插座方案
智能插座系统设计
本设计由计量模块、显示模块和控制模块三部分组成(见图 1),本文将对关键
的计量模块设计进行重点讲述。
图1:基于CSE7780 智能插座系统框图
1、计量功能设计
本系统采用的是CSE7780,该芯片能够提供有功功率、有功能量、电流有效值、
电压有效值、线频率、过零中断等功能,提供全数字增益、相位、偏置电流校准,有功能量
脉冲从PF 管脚输出。此外,CSE7780 提供一个SPI 串行接口,可以与外部MCU 进行通
信,而且内部具有电源监控电路,可以保障芯片的正常作。
如图2 所示,本系统计量包括电流、电压采样两部分。
(1) 电流信号采样
电流采样电路中,电流流经锰铜分流器时会在计量芯片的电流采样通道上产生一
个压降,不同的电流信号在分流器上形成的压降不同,计量芯片通过采集在分流器上形成的
电压信号,从而实现了对电流信号的采集。
(2) 电压信采样
电压采样通常是采集的是零线上的信号,由于电压信号较大,本系统设计直接通
过电阻网络降压的方式实现对电压信号的采样。
图2:基于CSE7780 智能插座的计量电路
2、显示模块设计
本系统设计方案的显示部分采用的液晶驱动控制芯片为HT1621,该液晶驱动能
够4*32 的液晶段码,完全能够满足显示驱动的要求,可显示电量、电压有效值、电流有效
值、有功功率等信息。
3、电源模块
从产品的空间因素方面考虑,本系统设计的电源采用了非隔离电源,该电源电路
能够提供大约60mA 的电流。
智能插座软件设计
1、电参数的计算
以设计一块额定电压220V (Un)、10 (60) A 电流规格、常数1600imp/KWh
插座为例,由于电流输入通道允许输入最大信号为±700mV 的峰峰值(有效值为
495mVrms),10 (60)A 的表考虑到通道A 发热的情况,可选择200~250μΩ的锰铜,
若以250μΩ的锰铜来采样,在Imax=60A 时,通道A 的采样信号为60A*250μΩ=15mV.
由于电流通道A 的允许最大输入信号为495mV,因此电流通道的增益选择可配置成16,
通道B 采用2500:1 的互感器;负载电阻10Ω,电流通道B 增益设置为1.电压通道允许
最大输入信号为±700mV 的峰峰值,考虑到电压会有130%Un 过压,可将电压采样信号
通过网络电阻将220V 交流电压信号降至220mV 左右,电压通道增益选择为 1.
通过上述的论述,我们需将电流通道A 的增益设置为16,电压通道的增益设置为
1,因此SYSCON 寄存器应设置为0080H.
CSE7780 寄存器的配置流程如图3 所示。
图3:CSE7780 寄存器的参数配置流程图
2、HFConST 寄存器的设置
常数EC 为
1600imp/KWh;Vu=0.22V;Vi=10A*0.00025Ω*16=40mV;EC=1600;Un=220V;
Ib=10A.根据公式HFConst= INT [39.3143*Vu*Vi*10^11/ (EC*Un*Ib)]
可得HFConst=2664H,因此写入HFConst 寄存器的值应为2664H.
3、其他计量控制寄存器配置
启动电流的配置。在Un、Ib 的情况下,有功功率寄存器PowerA 的数值为
1A375D7H,按照要求在0.4%Ib 的情况下能够正常启动,则Pstar 寄存器可配置为
0.2%Ib 有功功率对应的数值Pstar=00D6H (Pstart 对应的是PowerA 的高24 位,计
算出的Pstart 是16‘h00D6)。
能量累加模式的配置。由于需要计量正反有功能量,因此我们须将能量累加模式
配置成正反向功率都参与累加,累加方式是代数和方式,负功率有REVQ 符号指示,使能
PF 脉冲输出及有功电能寄存器累加,即可将EMUCON 配置为0001H.
4、校表寄存器的配置
(1) 有功校正
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