电能计量芯片

（1）概述

ATT7022是珠海炬力集成电路设计有限公司生产的一款高精度三相电能计量芯片，该芯片对有功、无功功率的测量精度分别达到0．2S和0．5S，所能测量的电参数包括有功、无功、视在功率、双向有功和四象限无功电能；电压和电流有效值；相位、频率等。ATT7022具有计量参数齐全、校表功能完善等优点，简化了软件设计，缩短了软件开发周期。特别是ATT7022可支持全数字校表，即软件校表。软件校表可提高校表精度、简化硬件设计、降低设计成本，为三相多功能计量装置提供了功能更加齐全、设计更加简单的应用方案。表4．6和表4．7分别给出了3大计量芯片生产商的三相电能计量芯片计量参数和校表参数的比较。

表4．6 三相电能计量芯片的主要电能参数比较

注：“√”表示支持，“×”表示不支持，“—”表示无此参数。

表4．7 三相电能计量芯片的主要校表参数比较

注：“√”表示支持，“×”表示不支持，“1”表示合相时的参数，“2”表示该芯片不支持软件校表。

（2）引脚功能

ATT7022的引脚排列如图4．45所示。

它采用44引脚QFP封装，面积仅有10mm×10mm功耗仅为100～200mW，各引脚功能如下：

图4．45 ATT7022的引脚排列

V1P／V1N、V3P／V3N、V5P／V5N：模拟电流信号输入；

V2P／V2N、V4P／V4N、V6N／V6N：模拟电压信号输入；

REFOUT、REFCAP：基准电压输出；

RESET：复位输入端；

SIG：写操作成功握手信号输出；

SEL：接线方式选择输入端；

CF1／CF2有功／无功电能脉冲输出；

CS：SPI读／写片选信号；

SCLK：SPI串行时钟输入；

DIN／DQUT：SPI串行数据输入／输出；

Revp：当系统检测到任意相的有功功率为负时，该端输出高电平；各相有功功率均为正时，该端输出低电平；

OSCI／OSCO：系统晶振输入端／输出端；

VCC／AVCC：数字电源／模拟电源；

GND／AGND：数字地／模拟地。

（3）工作原理

1）ATT7022电能计量芯片的内部结构

ATT7022内部包括时钟控制电路、模拟信号采样、参考电压、DSP、脉冲生成器、SPI通信接口及电源管理7大部分，其内部原理框图如图4．46所示。

2）ATT7022的工作原理

ATT7022首先通过6通道16位∑－Δ的ADC模数转换电路来对输入电流和电压信号进行采样，转换后的数字量再经过24位DSP数字信号处理以完成全部三相电能参数的运算，同时将结果保存在相应的寄存器中并通过SPI口与MCU进行数据交换，DSP模块同时还生成有功／无功电能脉冲输出CF1／CF2，可用于现场校表。ATT7022在设计中已考虑到校表的方便性，采用全数字校表，只需适当修改校表寄存器即可实现校表功能。

图4．46 ATT7022内部原理框图