ATT7059S

ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） ATT7053BU/7059S /7059C 用户手册 钜泉光电科技（上海）股份有限公司 Tel: 021-51035886 Fax: 021-50277833 Email: sales@hitrendtech.com Web: http://www.hitrendtech.com 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page1 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 版本更新说明 版本号 修改时间 修改内容 V1.0 2013-6-26 创建初稿； V1.1 2013-9-16 1.75H bit3 adc choper 默认开启，0 开启 adc choper，1 关闭 adc choper； 2. 72H 、75H 推荐默认值设置即可； 3.Device ID 进版，默认值为 705304 3.修改部分笔误和措辞。 V1.11 2013-11-12 1.修改部分笔误和措辞。 V1.2 2013-11-18 1.增加 ATT7059B V1.3 2014-1-9 1. 修改电流过零的使能位和中断标志位； 2. 修改 IRQCFG0 IRQCFG1 在配置为 SAG UPEAK 电平方式输 出时的说明。 V1.31 2014-2-14 1.修改笔误 V1.4 2014-7-21 1. 修 改 防 窃 电 相 关 寄 存 器 说 明 : EMUCFG ， IPTAMP ， MODECFG 2. 增加 QPhscal 寄存器在 60Hz 固定写入值的描述； 3. 去掉 AUTO_DC， 修改直流校准方法， 修改相应寄存器 I1off， I2off，Uoff 的说明 V1.5 2014-09-16 1. 修改笔误，以及 I1OFF 等直流 OFF 的校正说明。 V1.6 2014-11-4 1. 增加 ATT7059C； 2. 删除 ATT7059B。 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page2 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 目 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 录 芯片概况 ........................................................................................................................................... 4 1.1. 芯片简介 ........................................................................................................................... 4 1.2. 芯片特性 ........................................................................................................................... 4 1.3. 整体框图 ........................................................................................................................... 5 1.4. 引脚定义 ........................................................................................................................... 5 电源管理 ......................................................................................................................................... 10 2.1. 工作模式 ......................................................................................................................... 10 2.2. 系统复位 ......................................................................................................................... 10 系统功能 ......................................................................................................................................... 11 3.1. A/D 转换 ......................................................................................................................... 11 3.2. VREF 参数说明 .............................................................................................................. 11 3.3. 采样波形功能 ................................................................................................................. 11 3.4. 有效值测量 ..................................................................................................................... 11 3.5. 有功功率计算 ................................................................................................................. 12 3.6. 无功功率计算 ................................................................................................................. 12 3.7. 视在功率计算 ................................................................................................................. 12 3.8. 电能/频率转换 ................................................................................................................ 13 3.9. 起动/潜动 ........................................................................................................................ 13 3.10. 中断源 ............................................................................................................................. 13 通信接口 ......................................................................................................................................... 14 4.1. SPI 接口........................................................................................................................... 14 4.2. UART 接口...................................................................................................................... 18 寄存器 ............................................................................................................................................. 23 5.1. 计量参数寄存器 ............................................................................................................. 23 5.2. 校表参数寄存器 ............................................................................................................. 32 电气规格 ......................................................................................................................................... 56 6.1. 绝对最大额定值 ............................................................................................................. 56 6.2. 电气特性 ......................................................................................................................... 56 校表过程 ......................................................................................................................................... 58 芯片封装 ......................................................................................................................................... 62 8.1. ATT7053BU（SSOP24） ............................................................................................... 62 8.2. ATT7059S/59C（SSOP16）........................................................................................... 63 典型应用 ......................................................................................................................................... 64 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page3 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 1. 芯片概况 1.1. 芯片简介 ATT7053BU 是一颗带 SPI 和 UART 通讯接口的高精度单相多功能计量芯片。 ATT7059S 相比较 ATT7053B 少了一路电流 ADC，且仅支持 UART 通讯。 ATT7059C 相比较 ATT7059S 少了一个 GND，多了一个 IRQ（中断输出） ，且仅支持 UART 通讯。 芯片的工作电压范围是 4.5 ～ 5.5V。 工作晶振为 6MHz。 1.2. 芯片特性            三路 22 bit Sigma-Delta ADC； 支持 5000:1 的动态范围； 可以同时得到两路计量通道的有功功率、无功功率； 支持有功、无功、视在功率和电能脉冲输出； 能够同时得到三路 ADC 通道的有效值，及电压通道的频率； 支持 SPI 通讯方式（包含三线 SPI 通讯和四线 SPI 通讯）或 UART 通讯方式； 中断支持：过零中断，采样中断，电能脉冲中断，校表中断等； NORMAL 全速运行时功耗I2Rms*(1+IChk)或者 I2Rms>I1Rms*(1+IChk)时，这个标志起作用。 如果选择比较两路有功功率（PowerP）大小做为防窃电的判断依据（tampsel=1）： 当|PowerP1|>|PowerP2|*(1+IChk)或者|PowerP2| >|PowerP1|*(1+IChk)时，这个标志 起作用。 =0 表示未发生窃电，两路有效值或两路功率均小于 IPTAMP 设定的阈值（详见 page53 “自 动防窃电选择功率或有效值判断的配置）。 如果选择有效值做为防窃电的判断依据（tampsel=0）： =1 表示 I2Rms>I1Rms；=0 表示 I2Rms≤I1Rms。 如果选择有功功率（|PowerP|）的绝对值做为防窃电的判断依据（tampsel=1）： =1 表示|PowerP2|>|PowerP1|；=0 表示|PowerP2|0，I2Gain=Gain*（2^15）； 若 Gain4mA) PF,QF/SF 0.9Vcc (Isource>1mA) Other Pins 0.1Vcc (Isink>4mA) PF,QF/SF 0.1Vcc (Isink>1mA) Other Pins 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page57 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 7. 校表过程 1．在精度校正之前，需要先进行电流通道2增益校正（做防窃电时必需），如果用户不需要第二 通道计量，则该步骤忽略。 防窃电时，需要对两个通道的电流有效值进行比较，因而在同样电流输入下，电流通道 1 与 电流通道 2 的寄存器值应该相等。 通过电流通道 2 增益校正寄存器 I2GAIN，使同样输入电流情况下，二者寄存器的值一致。 假设同样输入额定电流，电流通道 1 有效值寄存器读数为 I1rms，电流通道 2 有效值寄存器 读数为 I2rms，则 Gain＝I1rms/I2rms - 1 如果 Gain>=0，I2Gain=Gain*2^15 如果 Gain0，I2Gain = 0.584*2^15 = 0x4AC2 使用 MCU 通过 SPI 或 UART 将 0x4AC2 写入 ATT7053BU 的 I2Gain(5BH)寄存器： 格式：SPI_UART_Write(寄存器地址，写入数据) 实际：SPI_UART_Write(0x5B，0x4AC2) 写入后读取电流 I1 有效值和电流 I2 有效值，两者应该很接近。 高频脉冲常数设置（同一批表只需同样的 HFCONST） 通过 HFConst 寄存器将用户样表的误差精度调整到 15%以内。有两种方式计算。 方案一： HFCONST 寄存器的默认值为 0x0040 用户观察电表的初始误差为 Err%，则按照下面公式将误差调整到 10 以内： HFCONST = 0x0040 * (1+ Err%) 2. 举例说明： 电表表常数（EC）设置为 3200，功率因数为 1，HFCONST 寄存器为默认值 0x0040，观察标 准表上显示的误差为 52.8%。 根据公式：HFCONST = 0x0040 * (1+ Err%) 计算得到：HFCONST = 0x0040 * (1+52.8%) = 0x0061 使用 MCU 通过 SPI 或 UART 将 0x0061 写入 ATT7053BU/7059S/7059C 的 HFCONST（61H） 寄存器： 格式：SPI_UART_Write(寄存器地址，写入数据) 实际：SPI_UART_Write(0x61，0x0061)，写入后标准表的显示误差应该在 10%以内 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page58 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 方案二： femu=1MHz 时 HFConst＝6.24*Vu*Vi*10^10/(EC*Un*Ib) Vu： 额定电压输入时，电压通道的电压（引脚上电压×放大倍数） Vi： 额定电流输入时，电流通道的电压 （引脚上电压×放大倍数） Un：额定输入的电压 Ib： 额定输入的电流 EC：电表常数 femu 为其他值时，HFConst 按比例变化即可。 举例说明： 电表表常数（EC）设置为 3200，功率因数为 1。 Un（额定电压）为 220V，Ib（额定电流）为 5A，Vu（电压通道的电压）为 0.22V Vi（电流通道的电压）为 1.75mV，内部电流通道 16 倍增益，Vi*16 = 28mV 根据公式：HFConst＝6.24*Vu*Vi*10^10/(EC*Un*Ib)计算得到 HFConst = 6.24*0.22 *0.028*10^10 / (3200*220*5) = 0x006D 使用 MCU 通过 SPI 或 UART 将 0x006D 写入 ATT7053BU/7059S/7059C 的 HFCONST（61H） 寄存器： 格式：SPI_UART_Write(寄存器地址，写入数据) 实际：SPI_UART_Write(0x61，0x006D)，写入后标准表的显示误差应该在 10%以内 第一通道有功、无功和视在增益校正 只需要在额定输入、功率因数为 1 时根据有功计算。通常有功、无功和视在增益写入相同的 值。 已知： 标准表上读出误差为 Err% 计算公式： 3. Pgain = − err 1 + err 如果 Pgain>=0，则 GP1=INT[Pgain*215] 否则 Pgain=0，则 GP1 = 0.022*2^15 = 0x02DA 使用 MCU 通过 SPI 或 UART 将 0x02DA 写入 ATT7053BU/7059S/7059C 的 GP1(50H), GQ1(51H), GS1(52H)寄存器： 格式：SPI_UART_Write(寄存器地址，写入数据) 实际：SPI_UART_Write(0x50，0x02DA) ；GP1 SPI_UART_Write(0x51，0x02DA) ；GQ1 SPI_UART_Write(0x52，0x02DA) ；GS1 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page59 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 写入后标准表的显示误差应该在 0 附近 4. 第一通道相位校正 在增益已经校正好之后，进行相位补偿。在功率因素 0.5L 处进行校正。 已知： 0.5L 处标准表误差读数为 Err% 使用 PQ 方式的 Gphs1（6DH）寄存器做相位补偿，根据补偿公式： θ= − err = -0.00323 1.732 由于 θ < 0 ，Gphs1 = 2^16 + (-0.00323)*2^15 = 0xFF96 使用 MCU 通过 SPI 或 UART 将 0xFF96 写入 ATT7053BU/7059S/7059C 的 Gphs1(6DH)寄存 器： 格式：SPI_UART_Write(寄存器地址，写入数据) 实际：SPI_UART_Write(0x6D，0xFF96) 写入后标准表的显示误差应该在 0 附近。 5．Poffset校正（小信号有功功率校正） 在经过步骤1，2，3之后，用户在Ib = 100%的时候电表误差校正到0附近，观察小信号x%Ib （5%，2%）点的电表误差为 Err% x%Ib点在阻性下读取标准表上输出的有功功率值Preal 应用公式来计算Poffset = （Preal*EC*HFCONST*2^31*(-Err%)）/ （5.625*10^10） 举例说明： 额定电压220V，额定电流(Ib)5A，表常数为3200，快速脉冲寄存器（HFCONST）读取为0x61， 电表在Ib = 100%时误差校正在0附近，观察小信号5%点的电表误差为0.5%，从标准表上读取小信 号5%点的输出功率为55.2 (Preal) 根据公式 Poffset = （Preal*EC*HFCONST*2^31*(-Err%)）/ （5.625*10^10）计算得到 注：如果femu=2MHz，上诉公式计算结果需要除以2，如femu=500KHz，上诉公式计算结果需要 乘以2。 Poffset = （Preal*EC*HFCONST*2^31*(-Err%)）/ （5.625*10^10） = (55.2*3200*97*2^31*(-0.5%)) / (5.625*10^10) = -3270.68 由于 Poffset < 0，所以写入寄存器 P1OFFSETH 和 P1OFFSETL 的值为 2^16 + Poffset = 62266 (0xF33A) 使用 MCU 通过 SPI 或 UART 将 0xF3 写入 ATT7053BU/7059S/7059C 的 P1OFFSETH(65H)寄 存器， 然后通过 SPI 或 UART 将 0x3A 写入 ATT7053BU/7059S/7059C 的 P1OFFSETL(76H)寄存器。 格式：SPI_UART_Write(寄存器地址，写入数据) 实际： SPI_UART_Write(0x65，0xF3)； SPI_UART_Write(0x76，0x3A)； 写入后电表在 5%点的显示误差应该在 0 附近。 6．第二通道增益校正、相位校正 与第一通道校正方式相同。 注 3 ATT7059S/7059C 无该功能，不需要校正。 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page60 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 7. IRMS增益、URMS增益和两个通道的功率增益转换系数校正 这些参数没有相应的寄存器，需要由用户根据需要自行计算获取。 举例说明： 以电流通道1有效值为例，电流通道1标准台输出5A电流有效值，电流通道1有效值寄存器 RMS_I1（06H）的值读取得0x03BA55，如果用户希望在液晶上显示出5A，则需要自行计算两者 之间的转换系数如下： K = 5/0x03BA55 = 2.046*10^(-5) 这里的K就是转换系数，之后用户根据读取的RMS_I1的值乘这个K，则得到正确的电流显示值。 详见有效值输出章节和功率参数输出章节。 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page61 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 8. 芯片封装 8.1. ATT7053BU（SSOP24） 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page62 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 8.2. ATT7059S/59C（SSOP16） 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page63 of 64 Rev1.6 ATT7053B/7059S/7059C 用户手册（P73-13-46） 9. 典型应用 版权归钜泉光电科技（上海）股份有限公司所有 http://www.hitrendtech.com Page64 of 64 Rev1.6