电能计量专用芯片CS5460A
基于CS5460A的无轨电车智能电度表系统
ａ ｄｉ ａ ｒ ｍｏ ｅｔ ｅｓ ｉｎ ｉ ｃ ｌｍａ ａ ｅ ｅ ｔｆ ｒｔｏｌｙ ｂ ｓｅ ｅｇ ． ｎ ｔｃ ｎ ｐ ｏ ｔ ｈ ｃｅ ｔｆ ａ ｎ ｇ ｍ ｎ ｏ ｒ ｌ ｕ ｎ ｒ ｙ ｉ ｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｔｏｌｙ ｂ ｓ ｎ ｅｌ ｅ ｔｋ ｌｗａｔｈ ｕ ｔ ｒ ｉｏａ ｉｎ ＥＭ Ｃ ｙ ｒｓ ｒ ｌ ｕ ；ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｉ ｅ ｉ ｏ ｔ－ ｏ ｒｍｅ ｅ ｓ ｌｔｏ
统 。讨论了电度表 的电能测量硬件技术原理 ， 给出了软件原理框 图 ， 并且分析 了该系统隔离安 全以及软硬件 的 Ｅ ＭＣ设计 ， 用
于提高可靠性和稳定性 。该 系统实现 了用 电能耗 、 线网电压 、 网电流 的准确计量 ， 线 为无轨 电车用电的科 学管 理奠定 了基础 。 关键词 ： 电车 ； 流智能 电度表 ； 无轨 直 隔离 ；ＭＣ Ｅ 维普资讯 来自第己卷 第日 ５ 期
己 口 年日 口 ７ 月
研 究 与
基 于 Ｃ ５ ６ Ａ 的 无轨 电车 智能 电度 表 系统 Ｓ４０
冯 韬 姜久春 黄 李 （ 北京交通大学 电气工程学院 北京 １Ｏ ４ ） Ｏ Ｏ ４
摘
要： 为精确测量无轨电车的能耗 ， 本文介绍 了一款 电能测量 的专用 芯片 Ｃ ５６Ａ和采用该芯片开发的无轨电车电度表 系 Ｓ ４０
电量 、 线网 电压 、 网 电流 的 联 网及 集 中显 示 。系 统 硬件 线
和功能框 图如 图 １ 所示 。 １ １ 电能计量 单元 ．
图 １ 系统结构框图
Ｃ ５６Ａ， ２ 它 的内部结 构框 图。它是一 种单 相双 向 Ｓ ４ｏ 图 是
并且具有串行 Ｓ Ｉ 口的高度集成的功率／ Ｐ接 能量测量芯 片 。它 的工 作温度 范 围宽 （ Ｏ ＋８ 一４ ～ ５℃）采 用 ＋５ ， Ｖ单 电源供 电， 可以精确测量正反两个方 向的电压瞬时值 、 电 流瞬时值、 电压有效值、 电流有效值 以及功率和能量。它 的单相 双 向的功率 、 能量测量 的特 点 比较 适用 于无 轨 电车
基于CS5460A芯片的智能电能表设计_钱云
收稿日期:2006-12 作者简介:钱云(1972—),女,在读博士,研究方向为智能仪器仪表设计及信息技术。
图1 智能电能表硬件原理图图2 CS5460A 与单片机接口电路基于CS5460A 芯片的智能电能表设计钱 云,庄 严,鲁子卉(北华大学电气信息工程学院,吉林132021) 摘要:设计一种基于CS5460A 芯片的新型智能电度表,阐述了它的工作原理及软、硬件设计方法。
该表主要功能有:电能计量,分时费率,可实现红外、RS485总线等远程抄表。
关键词:电度表;CS5460A;单片机;红外通信;RS485总线中图分类号:T M933.4 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2007)05-0008-03I n telli gen t Electr i c M eter D esi gn Ba sed on CS5460A Ch i pQ I A N Yun,ZHUANG Yan,LU Zi 2hui(B ihua University Electricity I nf or mati on Engineering I nstitute,J ilin 132021,China )Abstract:This article designed a ne w kind of intelligent electric meter based on CS5460A chi p.It elaborated its p rinci p le of work and the s oft w are and hard ware design method .Its main functi ons includes:the electrical energy meas 2ure ment,the ti m e sharing dup licate expense,l ong 2distance aut omatically cop ies the table .I nfrared cop ies the table,the RS485bus cop ies the table and s o on .Key words:electric meter;CS5460A;single chi p m icr ocomputer;infrared communicati on;RS485bus 本次设计的智能电能表是一种比较理想的电量计量仪表,可以实现集中抄表、用电监测和信息统计等方面的计算机科学管理,从而提高用电管理的工作效率和管理层次,缓解用电矛盾,带来极大的经济效益和社会效益。
电压电流电量测量芯片CS5460A及其应用
电压电流电量测量芯片CS5460A及其应用摘要：主要介绍了CS5460A的功能特性以及在电量测量中的应用，并给出了典型应用电路以及读写子程序，介绍了其校准等功能的操作。
关键词：CS5460A；SPI口；电量测量；系统校准1 概述CS5460A是Crystal公司最新推出的用于测电流、电压、功率等的芯片，是CS5460的增强版，精度高、性能强且成本低；该增强设备无需微控制器也可独立运行。
CS5460A含有2个增益可编程放大器、2个ΔΣ调制器、2个高速滤波器，具有系统校准和有效值／功率计算功能，以提供瞬时电压／电流／功率数据采样及有功能量，IRMS，VRMS的周期计算结果。
为适应低价测量CS5460A也能在给定引脚上输出脉冲串，输出的脉冲数与有功能量寄存器的数值成正比，适应范围更为广泛。
2 特性（1）可以从串行E2PROM智能“自引导”，不需要微控制器，具有电能－脉冲转换功能。
（2）具有AC或DC系统校准功能，可以调整电压对电流的相位补偿。
（3）具有简单的三线数字串行接口，可以方便地进行读写。
（4）看门狗定时器，内带电源监视器。
（5）电能数据线性度：在1 000∶1动态范围内线性度为±0．1％。
3 CS5460A的操作CS5460A的操作主要是通过SPI口写命令，读写不同的寄存器，执行不同的操作；CS5460A 的寄存器主要包括状态寄存器、配置寄存器、控制寄存器、各种校准寄存器、数据寄存器等。
在进行测量前，要恰当地设置寄存器，以便得到正确的结果。
3．1 系统校准CS5460A提供数字校准功能，通过写指定的值到校准命令寄存器即可实现系统偏置校准和系统增益校准等。
当执行校准时，必须把相应的校准信号到电压电流通道。
CS5460A具有一系列的校准寄存器，执行某一校准命令后，相应的寄存器就会保留校准产生的修正值，这些值可以读出；若将其保存在外部非易失存储器，在系统复位后把值写入相应的寄存器，不必重新校准。
基于CS5460A芯片的功率因数监测与补偿的研究
2007年2月襄樊学院学报Feb.,2007第28卷第2期Journal of Xiangfan University V ol.28No.2基于CS5460A 芯片的功率因数监测与补偿的研究孙南海，蔡兵（襄樊学院物理与电子信息技术系，湖北襄樊441053）摘要：此功率因数监测与补偿系统由电参数检测系统和补偿控制系统两部分组成.其中电参数检测部分采用美国CirrusLogic 公司的全电子智能电能表专用芯片CS5460A 来完成，它和单片机一起组成监测、补偿系统，能够自动对系统的各种电参数进行检测和无功功率的补偿，并且可以通过液晶显示器实时显示出全部参数.关键词：功率因数；检测系统；补偿控制系统中图分类号：TP273+文献标志码：A文章编号：1009-2854(2007)02-0028-04CS5460A 是美国CirrusLogic 公司的全电子智能电能表专用芯片，芯片是集数字乘法器、数字滤波器于一体，功能强大、内置DSP 的片上系统.它可以精确地测量和计算电压有效值、电流有效值、电能、瞬时功率，且可以通过软件进行测量结果的校准.CS5460A 与微控制器通过SPI 接口连接，可实现其内部多个寄存器的读写.系统上电、初始化芯片后，CS5460A 自动执行全部测量、计算功能，然后通过中断申请信号通知CPU.CPU 直接通过SPI 接口从CS5460A中读取测量结果[1].显然，此过程中CPU 勿需进行大量的计算，从而减轻了CPU 的工作负担，而且CS5460A 的外围电路十分简单，无须运算放大器等，再加上CS5460A 价格低廉，从而有效地降低了成本.1系统的硬件设计1.1总的设计框图A TEML 公司性能稳定的89S52单片机以其抗干扰能力强，功耗低，性价比高等优点被选作为系统的CPU [2].系统上电后，电压互感器和电流互感器将电压、电流信号送入CS5460A ，芯片通过内部的A/D 转换器完成采样与A/D 转换，并对数据进行相应的计算、处理，然后单片机通过SPI 接口将处理后的数据读入，并控制LCD 显示和电容投切分配，实现功率因数的监测与补偿.总的系统框图如图1所示.1.2数据采样及测控电路系统中采用精密的电流互感器HWGS-3A ，其规格是5A/2MA ，采用的精密的电压互感器HWGS-1，其收稿日期：2006-11-20基金项目：湖北省教育厅科研项目(2004D001)作者简介：孙南海(1981-),男,湖北潜江人,襄樊学院物理与电子信息技术系讲师.电压互感器电流互感器LCD 显示模块89S52单片机控制系统电容投切电路IC 存贮器CS5460A 测控部分图1系统设计框图第28卷第2期襄樊学院学报2007年第2期规格是50V/2MA，满足系统设计的要求，能够对待测信号进行准确的采样，使整个系统的精度得到提高[3].系统上电后，电压互感器和电流互感器将采样到的电压值和电流值送入CS5460A，通过程序进行控制，对数据进行相应的处理，数据采样及CS5460A测控电路如图2所示.图2CS5460A测控电路1.3频率测量波形整形电路本系统中信号源输入的是正弦信号，而单片机只能识别TTL/CMOS电平，因此要测量频率，首先必须进行波形整形，将正弦信号整形成方波信号.LM339为过零比较器，当信号过零时，产生脉冲信号，经过D 触发器还原出原输入信号.具体波形整形电路如图3所示.另外，由于本系统测量的是电源的频率，可估计其频率值约为50HZ，属于低频的测量范围，故选择测量周期的方法[4]来测量频率.图3波形整形电路图4电容投切电路1.4电容投切电路在无功补偿中，通过投入和切除电容的路数来对电路进行补偿，当路数过少时，在负载变化很大时，很难达到理想的补偿效果，往往投入一组会过补，切去一组又会欠补；而路较多，投入增大，成本变高[5].所以在本系统中采用8路无功循环补偿切除式，遵循先投先切的原则，以便达到尽可能使各电容投运时间差29孙南海，蔡兵：基于CS5460A 芯片的功率因数监测与补偿的研究30别不大，均衡电容器的疲劳强度，延长整个设备使用寿命.具体电容投切电路如图4所示.2系统软件设计软件的主流程图如图5所示，它主要由CS5460A 测量模块、液晶显示模块、电容投切模块等组成.图5系统主流程图3系统测试结果及分析3.1测量结果利用本系统对频率、输入电压、输入电流、有功功率、无功功率及功率因素等指标作了测试，测试具体结果如表1所示.表1各测量值及误差结果各项指标12345理论频率值实际测量频率f/HZ 绝对误差相对误差输入电压/V 测量电压/V 绝对误差相对误差输入电流/A 测量电流/A 绝对误差相对误差有功功率/W 绝对误差相对误差无功功率/var 绝对误差相对误差功率因数绝对误差相对误差5050.050.050.10%5.0135.010.0030.05%4.954.9450.0050.1%24.7740.2461%1.2130.0322.41%0.9540.0020.22%5050.010.010.02%9.992100.0080.08%4.034.0240.0060.14%40.2680.3680.91%0.8460.0172.1%0.9580.0010.12%5050.030.030.06%19.9820.000.020.1%3.5123.4750.0371.05%70.1700.2610.03%0.6340.0061.57%0.9630.0010.11%5049.930.070.14%30.0530.00.050.03%2.9812.9590.0220.73%89.5801.1240.013%0.5420.0051.84%0.9680.0020.21%5050.020.020.04%40.4940.00.491.2%2.0492.0350.0140.68%82.9641.2630.018%0.3680.0020.60%0.9760.0030.31%开始CPU 初始化内部资源初始化液晶模块初始化中断设置5460A 硬件复位5460A 串口初始化启动、转换投切切无功功率正?5460A 转换完成?读电压电流功率因数等值送液晶显示投切时间到?过压?YYYYNNNN第28卷第2期襄樊学院学报2007年第2期313.2测试性能分析从以上的测试结果可以看出，本系统中频率、电压、电流的测量精度达到99%左右，无功功率和有功功率的测量精度达到了98%左右，经过补偿后的功率因数的测量精度也达到了98%左右，完全达到了预先设定的96%的技术指标，市场上同类产品的技术指标也就在96%~98%之间，所以本系统的成功设计也为后续研究工作的进一步拓展起到了很好的指导作用.参考文献：[1]祝大卫.功率因数校正控制器NCP1601[J].电子世界,2005(4):39-40.[2]PHIL ZUK.采用功率因数校正(PFC)技术设计电源[J].电子产品世界,2006(5):110-111.[3]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.[4]曾庆虹,杨时杰.基于平均电流控制的有源功率因数校正技术[J].郑州大学学报(工学版),2006(1):75-77.[5]陈特放,石英春,余明扬,等.基于数字控制的功率因数校正器的设计[J].郑州大学学报(工学版),2006(2):98-101.The Study of Power-Factor Monitor ing and Compensation Based on Chip CS5460ASUN Nan-hai,CAI Bing(Department of Physics and Electronic Information Technology,Xiangfan University,Xiangfan 441053,China)Abstr act:This power-factor monitoring and compensation system was made up of electrical parameters detection system and compensation controlling system.One of electrical parameters detection functions was achieved by specialized chip CS5460A that coming from CirrusLogic Company in America.The monitoring and compensation systems were composed by this chip along with SCM.This kind of system can detect various electrical parameters and compensate reactive power,the real-time displaying by LCD as well.Key words:Power-factor;Detection system;Compensation controlling system（上接第19页）示例3：函数=)(x f 2sec ,0;2cos ,.2x x x x πππ≤<≤<在2π=x 处具有第二类间断点，但在2π=x 处无原函数.以上对分段函数)(x f 在其分段点x c =处连续、具有第一类间断点两种情形的原函数问题从理论上进行了研究；但对分段函数)(x f 在其分段点x c =处具有第二类间断点情形的原函数问题仅给出了示例，有待于进一步作理论上的分析。
基于CS5460A的三相智能电能表的设计
２１ ０ ０年 ９月
安
徽
工
程
科
技
学 院
学
报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｎ ｕ ｉｅ ｓｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｈ ｉ ｏ Ｕｎｖ ｒｉｙｏ ｈ ｏｏ ｙａ ｄ Ｓ ｉｎ ｅ Ｔｅ
Ｖｏ ． ５ ＮＯ ３ Ｉ２ ． ． Ｓｅ ．， ０１ ｐ ２ ０
的电压 、 电流和功 率有 效 值进行 测 量． 电网 电压 经 过 电 压互 感 器 转换 ， 入 到 Ｃ ５ ６ Ａ 的 电 压通 道输 入 输 Ｓ ４０ 脚 ， 网电 流 经 过 电 流 互 感 器 转 换 ， 入 到 电 输
芯 片 的 电 流 通 道 输 入 脚 ． Ｓ ４ ０ 将 转 换 后 Ｃ ５ ６Ａ 得 到 的 信 号 进 行 数 字 处 理 并 计 算 得 到 电 网 电 压 、 流 、 率 等 数 据 ， 通 过 一 个 Ｓ Ｉ口 与 电 功 再 Ｐ
程
科
技
学
院
学
报
第 ２ 卷 Ｓ
输 出 电 压 值 （ ．８Ｖ） 超 过 Ｃ ５ ６ Ａ 的 最 大 量 程 （ ． ５Ｖ） 为 了 能 得 到 需 要 的 输 入 信 号 ， 计 在 电 压 互 ０８ 已 Ｓ ４０ Ｏ ２ ， 设
收 稿 日期 ： ０ ９ ｌ — ６ ２ ０ 一０ ２
作 者 简 介 ： 小 军 （ ９ ３ ）． ， 徐 １ ８ 一 男 安徽 蚌 埠 人 ， 士 研 究 生 硕 通 讯 作者 ： 跃 东 （ ９ ６ ）， 。 Ｅ 昌 人 ， 授 ， 导 ． 陈 １ ５ 一 男 湖ｊ 宜 教 硕
安
徽
工
关 键 词 ： ５ ６ Ａ； ＣＳ ４ ０ 电能 ｉ 量 ； 片 机 见 ０ 单 中 图分 类 号 ： ２ ４ ＴＰ ７ 文献标识码 ： Ａ
CS5460A使用说明
CS5460A使用说明一、概述：CS5460A是一款带有SPI接口的电能计量芯片，能够测量和计算交流电网中的电能参数，如电压、电流、功率因数和电能消耗等。
它具有高精度的数据测量和计算能力，可广泛应用于智能电力计量、电能监测和电力负载管理等领域。
二、特性：1.测量范围广泛：CS5460A支持测量0到120V的电压，和-1A到1A 的电流，适用于不同规模的电力系统。
2.高精度测量：CS5460A具有极高的测量准确度，可达到0.1%之内，确保了测量结果的可靠性。
3.低功耗设计：该芯片采用低功耗设计，小功耗和高性能的结合，既能满足精确计量的需求，又能节约能源。
4.SPI接口：CS5460A采用SPI接口进行数据的传输和配置，方便用户进行数据读取和设置功能。
5.多种电能计算功能：CS5460A支持多种电能计算功能，包括功率因数、电能累积、电压谐波和电流谐波等，满足用户的不同需求。
三、使用流程：1.连接电源：首先将CS5460A芯片连接到电源，确保供电电压符合芯片的工作要求。
2.连接电路：将待测电路的电压和电流信号连接到CS5460A的相应引脚上，确保连接正确和牢固。
3.配置SPI接口：通过SPI接口将CS5460A与主控设备连接起来，并进行相应的配置和设置。
4.启动测量：配置完成后，启动CS5460A的测量功能，开始采集和计算电能相关参数。
5.读取测量结果：通过SPI接口读取CS5460A测量的参数值，如电压、电流、功率因数和电能消耗等。
6.数据处理与显示：将读取到的测量结果进行处理和显示，方便用户进行电力计量和分析。
四、注意事项：1.供电电压要符合芯片的工作要求，过高或过低的电压都会影响测量准确度和芯片的正常工作。
2.确保电路连接牢固可靠，避免接触不良或松动导致测量结果异常。
3.使用SPI接口时，要根据CS5460A的通信协议进行配置和设置，确保数据的正确传输和读取。
4.进行电能计量时，要注意电源和线路的稳定性，避免干扰和噪声对测量结果的影响。
CS5460A的交流电参数有效值测量
CS5460A的交流电参数有效值测量CS5460A的交流电参数有效值测量沈阳市产品质量监督检验所郑天福王举刘刚■随着各类电器产品在人们生产,生活中应用越来越广泛,企业对电器产品低成本,高精度的控制与测量的需求也越来越多.在以往的交流电压,电流有效值测量中,往往采用AD536等真有效值转换芯片得出,或是通过对交流信号进行瞬时值采样测量,通过有效值公式运算得出.采用真有效值转换芯片,虽然具有使用方法简单,转换精度高,不受波形因素影响等特点,但价格过高;而对瞬时值采样运算得到的有效值则需要存储大量的交流信号瞬时值,同时对A/D转换器的采样速度与转换速度,A/D转换器与微控制器的通讯速度,微控制器的运算速度要求较高,实现起来与采用专用真有效值变换芯片比起来成本并不会有太大的降低,同时还需要有相对复杂的算法支持.对于交流功率的测量则主要是利用公式:=×IxO.s,分别测得三个参量后运算得出,或分别通过对电压,电流的瞬时值采样,再通过相应的算法运算得出.这两种方法同样与电压,电流有效值测量存在相类似的问题,即需要高成本的硬件与复杂算法支持.为了解决以上问题,工作人员选择了低成本的CS546OA功率电能专用计量芯片来进行交流电参数的有效值测量.CS5460A是高度集成的∑一△型A/D转换器,它在单一芯片上结合了两个∑一AA/D转换器,具有高速功率计算功能.该芯片是专门为精确测量和计算电能而设计的,可用于功率测量设备的能量,瞬时功率,电流有效值,电压有效值,功率有效值测量.CS546OA带有一个与微控制器通讯相连的双向串口,其片上功能还包括交流,直流系统校准与电流通道的增益调整功能.其芯片结构图如下:图1CS5460A芯片框图CS5460A的模拟接口可直接与一个低成本旁路电阻或电流互感器相连接测量电流,与电阻分压器或测量用变压器相连接以测量电压.其数字接口仅需四根数据线就可以方便的与微控制器相连接,甚至还可以直接以相应的频率输出.I摹l..岫口=—————ht【一棚tlI图2基于CS5460A的测量系统原理图在本次测量中分别选用了电流型电压互感器进行电压转换,采用精密电流互感器进行电流转换.在互感器与CS546OA之间利用精密运算放大器成信号调理电路,以提高测量精度.采用AT89c51单片机作为微控制器,实现与CS546OA的控制及对转换数据的处理与显示.CS546OA的信号处理全部采用数字信号,具备多种校准功能.因此,在恶劣的条件下仍能保持良好的性能指标和长期的稳定性.由于这一特点,该芯片能适应各种复杂的环境,并正常工作.而且CS5460A的各项指标均能满足IEC1036或GB/T17215—1998标准要求,精度高于O.1%,完全可以用来构建O.2级的测量仪表.按照文中给出的原理图实际设计,实现了对两组交流电压,电流有效值,功率及功率因数的同步测量.经计量,满足O.2级仪表要求,且工作状态稳定.由此,可以看出,采用CS5460A功率,电能专用测量芯片可以方便实现对各类交流电参数的测量,由该芯片组成的交流电参数测量模块可广泛应用于各类测量,控制系统中, 满足各种应用的低成本需求.固。
基于CS5460A的三相电能控制系统的设计
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一
皇王研震一 盥Ｊ
基 于Ｃ ５ ６ Ａ 三相 电能 控 制 系统 的设 计 Ｓ ４０ 的
兰州交通 大学 郑 虎
【 键 词 】Ｃ ５６Ａ；ＡＴ８Ｃ １ 关 Ｓ ４０ ９ ５ ；三介绍一种 ｇ ｓ４ ｏ ２核心 的电能数据采集控制 系统 ，该 系统 Ａ ８Ｃ １ 为核心控制器 ，通过Ｒ ａ ｓ ． 技 术实现 实时的数据传输ａ ｃ ｓ ６Ａ Ｔ ９ ５作 ｓｓ￣
点。 ２硬 件 系统 设 计 ．
能 更加 便 于 与 微 控 制 器 接 口 ， 并 能 方 便 减 少 了单 片机 的 总 线 使 用 数 ， 为 微 控 制
４ 。 器 通 讯 的 双 向 串 口 ， 芯 片 的 脉 冲 输 出 频 片共 有２个 引脚 ，其 引脚 图如 图 ｌ ２ ３ 微 控 制 器Ａ ８ Ｃ １ Ｃ ５ ６ Ａ ． Ｔ ９ ５ 与 Ｓ ４ ０ 的 率 与 有 功 能 量 成 正 比 且 具 有 高 速 电 能 计 算 功 能 。 片 内具 有 看 门狗 定 时 器 与 内 接 口设 计 部 电 源 监 视 器 ；具 有 瞬 时 电流 、 瞬 时 电 微 控 制 器 Ａ ８ Ｃ ｌ Ｉ ｔ １ 列 的 Ｔ ９５与 ｎｅ系 压 、 瞬 时 功 率 、 电 流 有 效 值 、 电 压 有 效 ８ Ｃ １ 控 制 器 的 指 令集 和 管 脚 兼 容 ，微 ０ ５微 控 制 器 内有 ４ 字 节 的可 擦 写 闪烁 只 读 程 Ｋ 值 、 功 率 有 效 值 测 量及 电能 计 量 功 能 ；
１ 引言 ．
随 着 电力 自动 化 技 术 和 电力 智 能控 制 系 统 的 建 设 需 要 ， 具有 智 能 化 、数 字 化 、 网络 化 、 多 功 能 的 配 电 系 统 逐 渐 成 为 电力 工 程 应 用 中最 基 本 的 要 求 ，采 用
CS5460A使用说明
buf[0]=0x5e;
buf[1]=0xff;
buf[2]=0xff;
buf[3]=0xff;
Write_CS5460A(buf,4); //清状态寄存器
buf[0]=0x74; buf[1]=0x00; buf[2]=0x00; buf[3]=0x00; Write_CS5460A(buf,4); buf[0]=0x78; buf[1]=0x00; buf[2]=0x00; buf[3]=0x00;
cs5460a有一系列校准寄存器当某一校准命令执行后相应的寄存器会保留校准产生的修正值用户可以读取这些校准寄存器并将其保存在外部非易失性存储器
CS5460A 使用说明
CS5460A 的使用说明
５
CS5460A 使用说明
Kv=150mv/250v=0.0006 Ki=150mv/20A=0.00750hm 假如在电压为 220V，电流为 15A 时，EOUT 每秒钟输出的脉冲数 IR=100，则 PULSE RATE REGISTOR 须设置的参数 PR 可以由下式算出： Vvom=Kv*220V=132mv Viom=Ki*15A=112.5mv PulseRate=IR=PR*Vvom/250mv*Viom/250mv PR=IR*250mv*250mv/Vvom/Viom PR=100*250*250/132/112.5 PR=420.875 由于 PULSE RATE REGISTER 的低五位表示小数，故 PR 的值须左移五位： PR=420.875*32=0X00349C 将 PR 的值写入 PULSE RATE REGISTER 即可。
置 0，写 0 将保持该寄存器原态，利用这个特征，用户将读回的值重新写回到该寄存器，即可清掉置
CS5460A中文数据手册
Cirrus Lohai benhong Electronics Technologies Co.,Ltd Contactee: Zhoubenhong Addr: Rm1101,No 47,Lane 1111,Lianhua South Rd,Shanghai China, P.R.China. 201100
2．综述 ..................................................................................................................................................... 12 2.1 操作原理 ..................................................................................................................................... 12 2.1.1 ÄÓ 调制器 .......................................................................................................................... 12 2.1.2 高速数字低通滤波器......................................................................................................... 12 2.1.3 数字补偿滤波器 ................................................................................................................ 12 2.1.4 数字高通滤波器 ................................................................................................................ 12 2.1.5 总的滤波器响应 ................................................................................................................ 12 2.1.6 增益及 DC 偏移量调整 ..................................................................................................... 12 2.1.7 有功能量及有效值计算 ..................................................................................................... 13 2.2 执行测量 ..................................................................................................................................... 13 2.2.1 CS5460A 线性性能 ........................................................................................................... 14 2.2.2 单计算周期（C=0 ） ....................................................................................................... 14 2.2.3 连续计算周期（C=1 ）.................................................................................................... 15 2.3 基本应用电路结构....................................................................................................................... 15
如何进行CS5460A的校准
3) 校准 CS5460A 分电压通道和电流通道。
4) 每个通道都要校直流偏置(DC Offset),交流增益 (AC Gain，若加载的是直流信
号,则此处为直流增益校准，即 DC Gain)，交流偏置（AC Offset）。
5) 先校电压通道还是先校电流通道都可以。
6) 每个通道必须按 DC Offset
4. CS5460A 运行时，程序应对其是否正常工作进行监测： 1）监视 CS5460A 的状态寄存器，在非正常情况下，某些位会置位或复位。 2）CS5460A 初始化时设置的寄存器的值在运行中不能被改写。 若发现上述异常情况,应通过软件对 CS5460A 复位。
注：在校准 CS560A 之前,应先按上述步骤 3 进行检查，然后按步骤 4 检查 CS5460A
A) 先将 A 相 CS5460A 的 CS 拉低,延时 3μs; B) 将 CS5460A 的 DC Offset 缺省值 0x00,0X00,0X00，命令号为 0x42（见附注
1）发送到 A 相的 CS5460A.； C) 发送 0xA0 给 A 相的 CS5460A，让其停止 A/D 转换； D) 发送电流通道的 DC Offset 校准命令 0xC9（见附注 2）给 A 相的 CS5460A; E) MCU 等待 6-8 秒左右; F) 发送 0x02 命令给 A 相的 CS5460A，读出其直流偏置校准值; G) 将上述值保存至 EEPROM(每次上电时加载); H) 发送 0xE8 命令给 A 相的 CS5460A,让其启动 A/D 转换; I) 将 A 相的 CS5460A 的 CS 拉高。 B 相、C 相与 A 相的电流通道 DC Offset 校准步骤相同。
附注 1： 通道 电压通道
基于CS5460A芯片的电网电流表设计
摘要：介绍了一种基于CS5460A的新型民用电网电流表的设计方法。
概述了该仪表的基本工作原理，具体介绍了仪表电路中开关电源、检测电路、控制电路和显示电路等部分，重点介绍了检测电路的原理和设计方法。
并给出了程序设计流程。
关键词：电网电流表；开关电源；AT89C52；CS5460AO 引言传统的电网电流表一般都采用指针式表头，且都存在着测量范围小，稳定性差，精度低，表头指针指示不便于读数且误差大等缺点，已经不适应社会发展的需要。
而随着智能化测控技术的迅速发展．以单片机为核心的数字电表的优势已十分明显。
为此，本文采用单片机作为仪表的主控制器，并用Cirrus Logic公司的电能计量芯片负责采集数据，给出了一款性价比高、抗干扰能力强、测量精度很的电网电流表的设计方法。
1 系统工作原理在工业生产和日常生活中，准确、实时的测量电网电流是必不可少的。
本文采用开关稳压电源将220 V交流市电整流稳压为模拟、数字两路+5 V电源，来为整个电表电路供电。
然后通过电流互感器检测电流信号，再将其转换为电压信号，并送入单相功率／电能集成芯片CS5460A内，同时在片内完成信号的采样、计算和误差校正。
整个过程可在MCU控制下进行。
该仪表系统的工作原理及结构框图如图1所示。
本系统中的开关稳压电源具有功耗小、稳压范围宽、体积小、重量轻、安全可靠等优点。
由于系统检测电路部分要用到CS5460A，因此，为了避免模数间的干扰，该开关稳压电源部分需要有两路+5 V输出。
2 基于CS5460A的电流检测电路系统中的电流检测电路是该电流表设计的核心部分．其主要功能是在AT89C52的控制下由CS5460A检测电流信号并输出瞬时值给单片机，本电路选用X5045来存放标准校正值。
以供单片机随时校准电流值。
检测电路中的主要器件有电流互感器、CS5460A、AT89C52、X5045等。
2．1 CS5460A功能概述CS5460A是一个包含有两个△∑模一数转换器(ADC)、高速电能计算功能和一个串行接口的高集成△∑模一数转换器。
基于CS5460A芯片的列车供电电能表设计
Ｔ ｎ １杀 日
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时 电流 、 瞬时 电压 、 瞬时功率 、 电流有效 值、 电压有效值 、 功率 有效值和 电能计 量 ，通过 Ｃ ５ ６ Ａ提供 的 Ｓ Ｉ 口与微控 Ｓ４０ Ｐ接
２ ．电度表系统 结构及工作 原理 数 字式 电度 表通过微 控制器对 专用 电能计量芯 片、 Ｅ ＬＤ 模块 、 储器等 模块 的控 制 ， 存 实现 了各 种参 数 的准确 测 量 、 显示 、 数据 安全记录 ， 系统结 构框 图如 图 １所示 。
地 组 成 多 功 能 电子 式 电 能 表 。
Ｃ ５ ６Ａ 芯片是 带有 能量计算 引擎 的 Ｃ ＭＳ单芯片功 Ｓ４０ Ｏ
率 测 量 装 置 。它 包 括 一 个 可 编 程 增 益 放 大 器 ， 个 △ ． 模 一 两
数转 换器 （ＤＣ 、 个高速 滤波 器 ， Ａ ）两 具有 与微控 制器通 讯 的 双 向串口， 与能 量成正 比的频 率可编程 的脉冲输 出以及方便 的片 上 Ａ ／ Ｃ系统 校准 功能 。各 数据 寄存器 具 有 ２ ＣＤ ４位精
３ ．计量专用集成 电路
机车 在牵 引状态下 的消 耗 电能和制 动反馈 电能状 态下 的再
生 电 能 ， 能 测 量 并 显 示 出 电 网 电 压 及 机 车 电 流 ， 机 车 运 又 为
该数字 式 电度 表测量 部分 的核 心采用 了一 颗 高精度 的
电 能 计 量 专 用 芯 片 Ｃ ５ ６Ａ 。Ｃ ５ ６ Ａ 是 美 国 Ｃ Ｙ Ｔ Ｓ４０ Ｓ４０ Ｒ Ｓ ＡＬ
公 司最新推 出的带有 串行接 口的单 相双 向功率 ／电能计 量 集成 电路芯片 ， 现主要应 用在单相 电子式 电能表和 三相 电子
CS5460A及其在电子式电能表中的应用
CS5460A及其在电子式电能表中的应用1 引言CS5460A是美国CRYSTAL公司最新推出的带有串行接口的单相双向功率／电能计量集成电路芯片,现主要应用在单相电子式电能表和三相电子式电能表中。
该芯片的性能优于其它计量芯片,主要表现在：·可测量瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值和电能计量;·具有片内看门狗定时器（Watch Dog Timer）与内部电源监视器;·双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接;·具有机械计度器／步进马达驱动器;·片内2．5V参考电压;·外部时钟最高频率可达20MHz;·具有功率方向输出指示;·提供了外部复位引脚。
2技术特性CS5460A是一个包含两个△Σ模－数转换器（ADC）、一个串行接口的具有高速电能计量功能的高度集成△Σ模－数转换器。
CS5460A具有与微控制器通讯的双向串口和与能量成正比的频率可编程的脉冲输出。
CS5460具有方便的片上AC／DC系统校准功能。
CS5460A能独自工作,在系统上电后自动初始化。
芯片内结构见图1,引脚功能如下：1脚XOUT：晶体振荡器输出。
24脚XIN：晶体振荡器输入。
XOUT,XIN——芯片内的一个门电路与这些引脚相连,可连接晶体为芯片提供系统时钟。
另外,也可以有外部时钟（与CMOS时钟兼容）驱动引脚XIN,为芯片提供系统时钟。
2脚CPUCLK：CPU时钟输出。
CPUCLK——片上振荡器的输出,可以驱动一个标准的CMOS负荷。
3脚VD＋：数字电路电源正极。
以DGND为参考,一般为＋5V±10％。
4脚DGND：数字地。
数字接地,与VA－具有相同的电平。
5脚SCLK：串行时钟输入。
该脚确定SDI和SDO引脚的输入和输出速率。
此输入具有一个允许使用边沿缓慢的信号的施密特触发器。
只有当CS低时,SCLK引脚才识别时钟。
CS5460A芯片与其在功率测量的一种应用
CS5460A芯片与其在功率测量的一种应用
曾智刚;周岳松;谢晨旸
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2004(027)005
【摘要】介绍了CS5460A的特点及其管脚功能,给出外围应用硬件原理图,分析并给出芯片应用的读写程序.
【总页数】3页(P100-102)
【作者】曾智刚;周岳松;谢晨旸
【作者单位】广东工业大学,广东,广州,510090;广东工业大学,广东,广州,510090;广东工业大学,广东,广州,510090
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.电能计量芯片CS5460A的应用研究 [J], 刘贤锴
2.单相计量芯片CS5460A在三相防窃电表中的应用 [J], 曾永玲
3.电压电流电量测量芯片CS5460A及其应用 [J], 尚春阳;张刚;徐恺;安英武
4.CS5460A芯片在多路电能测量与数据通信中的应用 [J], 崔勇;冯斌;张旭
5.CS5460A芯片在多路电能测量与数据通信中的应用 [J], 崔勇;冯斌;张旭东
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用CS5460A构成的单相电能表现场校验仪
验 促 的 硬 件 框 图 、 件 编 程 及 调试 中 时 关键 问题 等 。 软
关键词
Ｃ ５６Ａ 电能表 Ｓ ４９
现 场 棱验 仪
接口
掌 上 型 单 相 电表 现 场 控驻 仪是 我 们 在 与 用 电管 理 门 台 作 过 程 中 应 他 们的 要 求 而 设 计 发 的 一 种 便 携 式 榆 洲 仪 表 。 开 其功 能 是 在 不 拆 除 电 表 、 断 电 的 情 况 下 ， 速 删 ｝ 、 不 快 匕 ｒ Ｌ 流 、 率 、 能表误 差 、 率 因数 、 度数等 电参数 ． 功 电 功 电 判
采 样 电路 的 功 能 主 要 是 将 强 电 信 号 转 换 为 弱 信 号 供 后 级 使 用 ． 主要 有 电 流 互 感 器 （ 电流 分 流 电路 ）变 压 器 【 其 或 、 或
许 压器） 阻容 电路等构成 ， 、 系统的精度 、 确度与此有 狠大关 准 系。 囤此在器悼的选择上要求其稳定 眭好、 度高 、 差小、 精 误 寿
功能 ；
（） 围器 件 少 。 芯 片 只 用 很 少 的 外 围 器件 即 可 实 现 转 ３外 该
换功能 （ 图 １ ２ 如 所示 ）确保 了仪表 的转换 精度及 稳定性 ； ， （）接 ［方便 。 ４ Ｊ 器件 本身形成双 向串行接 盯， 并有功能很 强 的 内部寄存器 数组 ． ｊ 根连线 即 可方便 地与 单片机接 仅Ｊ 几 ｊ
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CS5460Aо
维普资讯
自动 化 与 仪 器 仪 表
Ｚ Ｄ ＧＨＵＡ Ｙ ＱＩＹ Ｂ Ａ Ｉ ＯＮ Ｕ ＹＩ Ｉ Ｉ Ｏ 文 章 编 号 ：０ １ ２７ ２ ０ ）５—０ ３ １０ —９２ （０ ２ ０ ０ ６—０ ２
２Ｏ Ｏ ２年 第 ５期 （ 第 １３期 ） 总 ０
调 试 中 的关 键 问题 等 。 关 键 词 ：Ｓ４ ０ Ｃ ５ ６Ａ 电 能 表
ＡＢ ＲＡＣＴ： ｈ ａ ｅ ｔ ｄ ｃ ｓｔｅ ｓ ｃａ ｈｐ ｏ Ｓ ４ ０ ｓｗ ｌ ａ ｅｄ—ｃ ｒｅ ｔｒｉ ｌｍｅ ｔｄ ＳＴ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｉ ｒ ｕ ｅ ｈ ｐ ｉｌ ｉ ｆＣ ５ ６ Ａ ａ ｅｌ ｆ ｌ ｎ ｏ ｅ ｃ ｉ ｓ ｏｒｃｏ ｍｐｅ ｎｅ
即可 实 现转 换 功 能 （ 图 １所 示 ） 确 保 了仪 表 的转 如 ，
换 精度及稳定性 ； （ ）接 口方 便 。 器 件 本 身 形 成 双 向 串 行 接 口 ， ４ 并 有 功 能 很 强 的 内 部 寄 存 器 数 组 ， 用 几 根 连 线 即 仅 可 方便 地 与 单 片机 接 口（ 图 １ 示 ） 如 所 ；
电能 计 量 专 用 芯 片 Ｃ ５ ６ Ａ 是 由 美 国 Ｃｒ ｓ Ｓ４０ ｉｕ ｒ ｃ公 司生 产 的 。 由 于其 良好 的 性 能 ， 以 用 其 实 可 现 多 种 电 力 系 统 测 量 仪 表 。 掌 上 型 单 相 电 能 表 现 场 校 验 仪 ， 功 能 是 在 不 拆 除 电表 、 断 电 的 情 况 下 ， 其 不 快速测 出电压 、 流 、 率 、 能表 误差 、 率 因数 、 电 功 电 功 电 度 数 等 电 参 数 ， 时 判 断 用 户 电 表 的 准 确 性 及 其 及 用 电状 况 ， 而 为 供 电 部 门快 速 处 理 用 户 电 表 的 问 从 题 ， 决 用 电纠 纷 提 供 有 效 的 检 测 手 段 。 针 对 这 些 解 要 求 ， 们 选 用 了 Ｃ ５６ Ａ 芯 片 ， 到 了 很 好 的 效 我 Ｓ４０ 收
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电能计量专用芯片CS5460A
摘要：本文介绍了美国Cirrus Logic 公司新推出的单相双向功率/电能芯片CS5460A 的原理、特点和典型应用。
以它为核心制造电表，结构简单，功
能齐全，性能优良，具有很好的应用前景。
关键词：△∑模数传换器串行EEPROM
引言
美国Cirrus Logic 公司新近推出了单相双向功率/电能芯片CS5460A，以该芯片为核心研制电表配置灵活，应用方便，是民用电表研制开发的一种非常可行的方案。
下面浅皙一下该芯片的性能及优势。
工作原理
CS5460 是将两路模数转换器（ADC）、高速功率计算芯核、一个串行接口集成到单芯上的高集成的模数转换器。
它可以准确的测量和计算单相两线/三线的电能、瞬时功率、IRMS、VRMS。
CS5460A 通过外接廉价的互感器或分流器测量电流，通过电阻分压器或变压器测量电压，具有用于通信用的双向串行接口和固定脉宽与功率呈正比可编程的频率输出。
上电后芯片被初始化后全部功能开始运作，包括由用户程序控制的系统校准。
在自引导模式下CS5460A 从外接的EEPROM 读入校准数据和启动指令，这种模式适用于制造低成本的电表。
非自引导模式时需要由外接的微处理器给CS5460A 发送校准数据和启动指令，采用这种模式配置电表更为灵活，可以实现更为复杂的功能。
主要特性和指标
CS5460A 是目前集成度甚高的新一带电度表芯片。
该芯片极具竞争力，适
合制造不同成本、多种用途的电子式、机电一体化电表，它将成为越来越多的。