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摘要：介紹美國Ateml公司新型專用電能量測量專用芯片組AT73C500/501的性能指標和工作原理；給出采用此芯片組的電參數測量模塊應用設計要點和抗干擾設計方法，并利用PC機編寫自動參數校準軟件，實現快速精確配置模塊測量系數；實現簡單通用的智能電參量測量模塊。

關鍵詞：電參量測量專用芯片組AT73C500/501參數校準AVR單片機

近向年來，國外許多IC設計制造公司推出了系列電參量（針對工頻電網的電壓、電流、有功、無功、頻率等參數）測量的專用芯片，如CS5460A、ADE7755、AT73C500/501等。利用它們可以方便實現單相、三相電能表的設計，達到很高的測量精度，同時大幅降低產品成本。

這些不同的電參量測量芯片功能各有側重，性能各有所長。我們在使用這些芯片過程中，發現不少特殊問題，并針對這些特點設計了通用的智能電參量測量模塊。本文根據實際應用AT73C500/501過程中出現的問題，對該芯片的應用進行了深入探討，給出相應解決辦法；同時，設計了高效的電參量測量模塊校準軟件，實現電參量測量模塊自動、快速生產調試。

1AT73C500/501芯片簡介

1．1芯片性能指標

AT73C500/C501為美國Atmel公司2000年推出的電能測量專用芯片組。其中AT73C501為A/D變換芯片用于測量前端信號采樣；AT73C500為DSP芯片，根據AT73C501的采樣數據完成電參量的計算。使用這兩種芯片配合工作測量三相電參數個有如下特點：

*滿足IEC1036一級精度要求；

*使用外部溫度補償的參考電源，滿足IEC687的0.5和0.2級精度；

*測量三相有功功率、無功功率、視在功率和電能；

*測量功率因數、電網頻率、電壓和電流有效值；

*多相或單相運行；

*接口靈活，具有8位微處理器接口、8位狀態輸出、8路脈沖輸出；

*支持增益和相位校準；

*支持低端非線性校準；

*啟動電流可編程；

*最大可測帶寬1kHz；

*單+5V供電；

*校準數據可以從串行EEPROM讀取，也可以由外接微處理器讀取。

1.2AT73C500/501芯片簡介

AT73C501是28引腳PLCC封裝的六路Sigma-DeltaA/D變換器。AT73C501內部包含六路16位A/D變換器、1個參考電壓發生器、1個電源電壓監視單元和1個時鐘單元。每路A/D變換器都由高性能、過采樣的Sigma-Delta調制器和數字均分濾波器組成。

 
芯片的AIN1、AIN3、AIN5為電流采樣通道輸入，AIN2、AIN4、AIN6為電壓采樣通道輸入，所有六路A/D輸入都是單端輸入，簡化了外圍設計。其它主要引腳有：

ACK—采樣數據輸出準備好；

OX、XI—接外部晶體3.2768MHz，提供工作時鐘；

CLK—提供DSPAT73C500工作時鐘輸出；

CLKR—串行總線數據輸出時鐘；

FSR—輸出采樣的幀信號；

DATA—串行總線采樣數據輸出。

AT73C500為44引腳PLCC封裝的新型電能測量專用DSP芯片，具有一個高效的數字信號處理器（DSP）內核，DSP技術的使用，使AT73C500具有其它電能測量芯片所沒有的一些特點和復雜功能。主要引腳如下；

B0～B7—MCU總線；

B8～B15—狀態、工作模式總線；

IRQ1—接AT73C501的ACK，外部采樣數據中斷請求；

CLK—時鐘輸入，3.2768MHz；

STROBE、BRDY、RD/WR、ADDR0、ADDR1—AT73C500和外部MCU的數據傳輸接口信號；

SOUT0—時鐘輸出給外部串行EEPROM；

SOUT1—串行輸出，作為AT73C500的片選信號或外部EEPROM的數據輸入（DI）；

SIN—串行數據輸入，接收AT73C501或外部EEPROM的數據輸入（DO）；

SCLK—串行位時鐘輸入來自AT73C501。

2智能電參量采集模塊設計

我們設計的智能電參量采集模塊，用于低壓變壓器在線監測設備中。測量模塊作為關鍵的臺變運行監測部件，要求設計成通用性強的采集模塊。這樣，可以方便地和現有的各種設備接口，擴展現有設備的功能。應具有造價低，可靠性強，便于維護等優點。針對功能需求，在綜合對比幾種電能量測量芯片的價格、性能、系統實現難易程度等幾方面的基礎上，我們采用AT73C500/501設計了智能電參量采集模塊。

2.1智能電參量采集模塊前端原理

電參量采集模塊前端以AT73C500/501為核心，由信號取樣電路、邏輯電路及其它元器件測量單元結構共同組成。三相電壓信號分別使用電阻分壓器的互感器提取。被測三相電流由一次電流1.5A或6A、二次電流5mA、二次負荷20Ω的電流互感器轉化為電壓信號。

選擇AT73C500的工作模式時，由于校準數據直接影響測量精度，而且每次復位后AT73C500都要重新讀入校準數據，如果AT73C500使用微處理器