基于ATT7022B高精度智能電表的設計
隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展以及配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的實施，進一步促進了電能質量問題的研究及其檢測裝置的研制，以往采用多個采樣模塊加上多路轉換開關和高分辨率的模擬數(shù)字轉換器構成一個同步采樣模塊的方式逐漸被帶DSP功能的專用高精度計量芯片所替代。與傳統(tǒng)電表相比，本文方案采用低功耗單片機STC89C51和炬力公司的三相電能專用計量芯片ATF7022B來實現(xiàn)防竊電電能表，具有高精度、低功耗、防竊電等特點，用RS485通信可以方便遠程抄表，遠程校表等功能。
1 電能計量芯片ATT7022B
1．1 ATT7022B的功能及結構
ATT7022B是一款多功能防竊電三相電能計量專用芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線的應用。它集成了7路二階sigma-deatlADC，其中 3路用于三相電壓采樣，3路用于電流采樣，還有1路可用于零線電流或其他防竊電參數(shù)的采樣、輸出采樣數(shù)據(jù)和有效值，使用方便。它集成了參考電壓電路以及所有包括基波、諧波和全波的各項電參數(shù)測量的數(shù)字信號處理電路，能夠測量各相及合相包括基波、諧波和全波的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量頻率、各相電流及電壓有效值、功率因數(shù)、相角等參數(shù)，提供兩種視在能量(PQS，RMS)。
ATT7022B的內(nèi)部框圖如圖1所示，內(nèi)部主要包括模擬信號采樣、數(shù)字信號處理及SPI通信接口等電路。
1．2 ATT7022B數(shù)據(jù)采集計量模塊的設計
數(shù)據(jù)采集計量模塊的設計是以電能計量芯片ATT7022B為核心，包括電壓及電流模擬輸入、脈沖輸出、電源及SPI通信接口等電路的設計。
模擬輸入電路設計：該部分電路主要由電流、電壓互感器、抗混疊濾波器和參考電壓輸入電路組成。從互感器出來的信號，經(jīng)過濾波處理后。消除了干擾信號，再疊加上一個參考電壓信號，即可送入ATT022B的A／D轉換器進行采樣，如圖2所示。
SPI通信接口電路設計：ATT7022B內(nèi)部集成了一個SPI串行通信接口，通過該接口可方便的實現(xiàn)與外部微處理器的通信。SPI口包含2條控制線和2 條數(shù)據(jù)線，分別為CS，SCLK，DIN和DOUT。ATT7022B與外部MCU的SPI通信接口，如圖3所示。
