1．ADE7751的主要技术性能与特点

    ADE7751是ADI公司生产的一种带故障检测功能的高精度单相电能计量检测电路，可对50 Hz或60 Hz单相交流电进行电能计量，精度超过IEC 687／1036标准要求，在500：1的动态范围内测量误差小于±0.1％；能将被测电功率(平均有功功率)转换成频率信号输出(F1和F2)；能直接驱动步进电机或电能表中的电磁式计数器或者输入到微控制器；高频率的输出信号CF用来校准和表示瞬时有功功率；可连续监测相电流和中线电流，具有故障检测功能；具有增益可编程放大器(PGA)，可满足不同电流测量量程的需要；模／数转换器(ADC)和数字信号处理(DSP)电路能在恶劣的电磁环境下稳定地工作，模拟地与数字地可相互隔离，抗干扰强；具有片上基准电压源(2．5 V±8％)；电流通道和电压通道的输入端具有过压保护电路；采用单+5 V电源供电，典型功率消耗为15 mW。

    2．ADE7751的引脚功能与封装形式

    ADE7751采用DIP-24或者SSOP-24封装，引脚封装形式如图7．3．1所示，各引脚功能如下：

·引脚端1(DVDD)为数字电路电源电压输人端，输入电压为+5(1±5%)V；引脚端3(AVDD)为模拟电路电源电压输入端，输入电压为+5(1±5％)V。

·引脚端21(DGND)为数字电路地，引脚端11(AGND)为模拟电路地。在电源引脚端与地之间需连接退耦电容，退耦电容由10μF电容和0．1μF陶瓷电容并联组成。．

·引脚端4、5(V1A、V1B)为电流通道(Channel 1)的模拟信号输入端(正端)，输入差分模拟信号最大值为±660 mV，相对AGND的最大输入电压为±1 V，两输入端具有过电压保护(±6 V)。

·引脚端6(VIN)为电流通道差分输入V1A、V1B的公共端(负端)，相对AGND的最大输入电压为±1 V，两输入端具有过电压保护(±6 V)。根据使用情况，此引脚端可以连接到一个固定的电位，如直接与AGND连接。

·引脚端7、8(V2P、V2N)为电压通道(Channel 2)的正、负信号输入端，输入差分模拟信号最大值为±660 mV，相对AGND的最大输入电压为±1 V，两输入端具有过电压保护(±6 V)。

·引脚端10(REFIN／OUT)为基准电压源的输入或输出端。该引脚端须连接一个0．1μF和100 nF陶瓷电容到AGND。片上基准电压为+2.5 V±8％，温度系数为30×10（-6）℃。该引脚端也可以连接外部基准电压。  

·引脚端12(SCF)为校准频率选择端，可配合引脚端S1、S0来选择在引脚端CF输出的校准频率。

·引脚端13、14(S1、SO)为用来选择数字／频率转换器的4个频率之一。

·引脚端1 5、16(GO、G1)为增益选择端，用来选择VIA和V1B模拟输入放大器的4个增益之一，可选择的增益为1、2、8、16。

·引脚端17、18(CLKIN、CLKOUT)分别为时钟输入端、时钟输出端。在引脚端CLKIN和CLKOUT之间，连接一个3．579 545 MHz石英晶体、一只22 pF陶瓷电容和一只33 pF陶瓷电容构成的电容三点式晶振电路，可以为ADE7751提供一个时钟源。外部时钟信号通过引脚端CLKIN输入。

·引脚端19(FAULT)为故障指示输出端。当在V1A和V1B的信号电平相差±12．5％以上时，此引脚端输出高电平。故障排除后，该端自动复位到低电平“0”

 ·引脚端20(REVP)为正、负检测功率指示端。当检测到负功率(即电压与电流之间的相位差大于90)时，该端变为高电平；检测到正功率时，又恢复成低电平。

 ·引脚端22(CF)为校准频率输出端，CF给出瞬时有功功率信息。

 ·引脚端23、24(F2、F1)分别为低频率信号输出端，F2和F1输出提供平均有功功率的信息，可直接驱动机电计数器和两相步进电机。二者频率相同，均为F1，但相位不同，该频率值代表平均有功功率的信息。

    3．ADE7751的内部结构与工作原理   

    ADE7751的内部结构可分成模拟电路和数字信号处理电路两大部分。模拟电路包括电流通道中的2个增益可编程放大器(PGA)、2个模／数转换器ADC，以及电压通道币的放大器、模／数转换器ADC和2．5 V基准电压源。数字信号处理电路包括故障检测器、相位校正电路、高通滤波器(HPF)、乘法器、低通滤波器(LPF)和数字／频率转换器。

    (1)电流取样电路

    电流取样电路如图7．3．1所示。图中，IP表示相线(phase wire)电流；IN为中线或称零线(neutral wire)电流；CT1和CT2为电流互感器。由于在相线与中线之向存在着高电压，因此，CT1与CT2互相绝缘，以AGND为参考电位；调整CT1和CT2的匝数比和负载电阻RB，使输入差分模拟信号最大值为+660 mV。RF与CF构成电网噪声滤波器。

    (2)电压取样电路    ．

    电压取样电路如图7．3．2所示。图7．3．2(a)利用电压互感器CT与电网隔离，输入差分模拟信号最大值为±660 mV；图7．3．2(b)利用RA、RB和Rv构成的电阻分压器来提供一个与线电压成正比的电压信号，输入差分模拟信号最大值为+660 mV，要求RA>>RF，RB+Rv=RF。   

(3)信号处理电路

有功功率P通过数字／频率转换器转换成频率信号，通过引脚端F1和砣输出，输出频率为：

式中，F邶为在引脚端F1和F2的输出频率(二者输出频率相同)(单位Hz)，V1为在通道1的差分电压信号(rms)，V2为在通道1的差分电压信号(rms)，GAIN为PGA放大器可选择的增益(通过引脚端GO和G1选择增益为1、2、8或者16)，VREF为基准电压[2．5(1±8％)V]，F1～4为利用S0和S1选择的4个频率值(1．7 Hz、3．4 Hz、6．8 Hz、13．6 Hz)之一。引脚端SCF为校准频率选择端，配合引脚端S1、S0来选择在引脚端CF输出的校准频率。引脚端CF输出的校准频率如表7．3．1所列。   

    (4)故障检测电路

    ADE7751通过连续比较相电流与中线电流的大小来判断是否发生故障。一旦IP与IN相差±12．5％以上，则FAULT端大约经过1 S后即输出高电平，驱动发光二极管或讯响器进行光、声报警。

  4．ADE7751的应用电路

  ADE7751的典型应用电路如图7．3．4所示，电路中所使用的元器件参数如表7．3．2所列。