基于电能芯片和AT-Mega16单片机的单相电表计量设计

基于电能芯片和AT-Mega16单片机的单相电表计量设计
电能表作为电能计量的专用仪表,在电能管理仪器仪表中占有很大比例,其
性能直接影响着电能管理的效率和科技水平。

从产品的功能、性能及经济效益
等多方面来看,全电子电能表与传统的感应式电能表相比,存在着明显的优势。

而且电能表作为计量管理和用电管理的终端,它所提供的各种功能是实现电力系
统自动化管理必不可少的。

传统的测量都是采用A／D 转换电路,但这种方法使
部分电参量测量精度欠佳,性价比不理想,且软件编程相对复杂,微控制器必须对
采样电路进行数据处理(如电压、电流的平均值、有效值,有功、无功计算等)。

而随着现代电子产业的高速发展,测量电路的集成化、模块化成为未来发展的趋势,各大器件公司也纷纷推出自己的电能计量芯片。

这种集成芯片不仅精确度高,而且硬件、软件设计简单,价格便宜,性价比高,极具市场潜力。

本文给出了基于Microchip 公司的MCP3906 单相电能计量芯片,并以AVR 公司的ATMega16 为MCU 设计开发的一款新型单相电能表实现方案。

与以往电能表相比,该方案具
有设计接口简单、结构紧凑、可靠性高等特点。

1 MCP3906 单相电能计量芯片
MCP3906 是Microchip 公司推出的单相电能计量芯片,它支持国际电能计量
标准技术规范IEC62053,可提供与平均有功功率成比例的频率输出,以及与瞬时
功率成比例的高频输出用于电表校准。

MCP3906 内部包含两个16 位△-∑ADC,
可用于各种IB 和IMAX 电流和小分流器(200μΩ)的电表设计。

该芯片还包含一
个超低温漂(15ppm／℃)参考电压,通过特殊设计的带隙温度曲线,可在整个工业
级温度范围内使温度梯度达到最小。

固定功能的片上DSP 模块可用于计算有功功率,此外,片上还有驱动机械计数器的高输出驱动器,可以减少现场故障和机械
计数器咬合。

芯片的空载门限模块可防止任何电流潜变(Creep)测量,而上电复位。