电能测量芯片

wangqizhen

基于CS5460A和单片机电量测量与显示

要求是测出电源适配器输入端功率，电压有效值和电流有效值。电源适配器输入的是一个单相2线的交流信号，电压有效值范围在100V~250V之间，电流1.5A;

如果采用单独AD转换器，计算和电路很复杂，所以选择了CS5460A集成芯片，这种芯片专用测量电量的芯片，准确度很高，能达到0.1%，常用于电子式电能表的设计。他集成了两运算放大器，两个AD转换器，高速电能计算和串行接口等，能测量并计算电压有效值、电流有效值、有功电能、瞬时功率，当计算周期为1S时，有功电能即为有功功率，进而还能求出功率因数，因此满足测量要求。

工作原理：

CS5460A测量，可以通过分压电阻或变压器测量电压，通过分流器或电流互感器测量电流，考虑到变压器体积较大，电压测量选择用分压器，分流器用于直流电压测量，所以电流测量选择用钳形电流互感器；CS5460A电压通道输入电压有效值最大为150mv,电流通道最大为150mv和30mv(根据放大器电压增益选择而定，10时为150mv,50的时候为30mv)。

CS5460A中有丰富的寄存器，电流有效值寄存器，电压有效值寄存器，电能寄存器，瞬时电压寄存器，瞬时电流寄存器，芯片AD转换和计算的结果保存在这些寄存器中，单片机则通过串口读取这些寄存器，获得计算结果用于LED显示。此外还有配置寄存器，控制寄存器，周期计数寄存器，各种校准寄存器等，启动芯片转换前需对它们进行设置。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps_clip_image-16556.pngCS5460A的引脚图：

CS5460A的内部结构图：

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps_clip_image-29349.png

CS5460A测量结果以表示成相对满量程百分比的24 位有符号或无符号数据的形式输出。

单片机对CS5460A的控制和数据读写：

CS5460A包含一系列控制命令，MCU向CS5460A中写入控制字，即可控制CS5460A完成某一个的操作。当CS5460A接收到转换命令时就会开始转换（转换命令的控制字为Oxe8），有功功率寄存器和电压、电流有效值寄存器内的的值每一个计算周期（计算周期设为1s，则1s内变换次数取决于N值，N值为周期计数寄存器值，可编程设定）更新一次，更新时，会置位配置寄存器中的DRDY位，并触发中断。  

单片机去读写CS5460A，通过串行数据接口，包括四条引脚：/CS，SDI（输入），SDO（输出），SCLK(串行时钟输入)，向寄存器写入时，从SDI输入8位写指令，指令中包含寄存器地址，接着输入24位数据，即可完成写；读取寄存器时，单片机通过SDI写入读指令，串口就会将寄存器内容在SCLK串行时钟下输出。