基于CS5460A芯片的电网电流表设计

文章摘要：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

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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；CS5460A

O 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。

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2．2电流检测电路
    通过电流互感器可获取高压电路的互感电流。采用电流互感器这种形式的主要优点在于可实现高压与低压的隔离。图3所示是本系统的电流检测电路。由于CS5460A的电流检测实际上是将电流信号转变为电压信号后的电压检测，所以，图2电路中由R1、R2将互感电流转变为电压信号，再通过R3、R4限流和C3、C4滤波后输入到CS5460A的电流检测管脚(16、15)。另外，在两路输入中。还分别使用二极管进行电压嵌位，以避免电压过高时损坏CS5460A。CS5460A的3、14脚分别为模拟、数字+5 V电源。同时为了滤除电压波动，增加电源的稳定性，可在两路电源输入端分别加一小滤波电容。由于此为电流检测。所以电压检测的两输入脚9、10(为了避免干扰)也应接模拟地。另外，将13脚VA接模拟地，4脚DGND接数字地，模拟地和数字地之间用电感连接。1、24(XOUT，XIN)两脚接4．096 MHz的晶振。以用过程控制CS5460A自动完成输入信号的检测，并通过6脚SDO输出数据；同时分别由5脚SCLK、7脚CS、19脚R＼E＼S＼、20脚I＼N＼T、23脚SDI输出单片机的时钟脉冲、片选信号、复位信号、中断信号和单片机对CS5460A的控制信号。由于CS5460A可以完成对模拟信号的检测并以数字信号输出检测值．即一个芯片同时有模拟、数图3 系统电流检测电路字两种信号，因此，它需要模拟数字两路电源；同时。其需要接地的管脚一定要正确接相应的地，不然将会引入很大的干扰。

3 控制电路
    本仪表由AT89C52控制CS5460A的检测过程和显示数值，其控制电路如图4所示。电路上电以后，可通过拨码开关对电路进行初始化，并通过拨码开关输入单片机要初始化的电量的代码，然后由单片机根据设定好的编码规则向CS5460A发出相应的指令，CS5460A则根据单片机发来的指令将相应的要初始化的电量的标准校准值传给单片机．此后单片机再将此数据传给X5045并存储在其中，以供CS5460A复位时再次获得校准值，并供单片机用于随时校准检测值．这种方式可以大大提高精度。

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