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CS5460A中文手册
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更新于2023-03-16
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CS5460A是一个包含两个模-数转换器(ADC)、高速电能计算功能和一个串行接线口的高度集成的模-数转换器。它可以精确的计算有功电能、瞬时功率。CS5460A可以使用低成本的分流器和互感器测量电压。CS5460A具有与微控制器通讯的双向串口,具有方便的片上AC/DC系统校准功能。
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DS284PP4 1
CS5460A
单相双向功率/电能 IC
特性
l 电能数据线性度:在1000 :1 动态范围内线性度
为 ±0.1%
l 片内功能:可以测量电能(有功),I *V,I
RMS
和
V
RMS
,具有电能-脉冲转换功能
l 可以从串行EEPROM 智能“自引导”,不需要微
控制器
l AC 或DC 系统校准
l 具有机械计度器/步进电机驱动器
l 符合IEC687/1036 ,JIS 工业标准
l 功耗<12mW
l 优化的分流器接口
l V对I的相位补偿
l 单电源地参考信号
l 片内2.5V 参考电压(最大温漂60ppm/℃)
l 简单的三线数字串行接口
l 看门狗定时器
l 内带电源监视器
l 电源配置
VA+ = +5 V; VA- = 0V; VD+ = +3.3V~+5 V
概述
CS5460A 是一个包含两个ΔΣ模-数转换
器(ADC)、高速电能计算功能和一个串行接
口的高度集成的ΔΣ 模-数转换器。它可以精确
测量和计算有功电能、瞬时功率、I
RMS
和V
RMS
,
用于研制开发单相2 线或3 线电表。CS5460A
可以使用低成本的分流器或互感器测量电流,使
用分压电阻或电压互感器测量电压。CS5460A
具有与微控制器通讯的双向串口,芯片的脉冲输
出频率与有功能量成正比。CS5460A 具有方便
的片上AC/DC 系统校准功能。
“自引导”的特点使CS5460A 能独自工
作,在系统上电后自动初始化。在自引导模式中,
CS5460A 从一个外部EEPROM 中读取校准数
据和启动指令。使用该模式时,CS5460A 工作
时不需要外加微控制器,因此当电表用于大批量
住宅电能测量时,可降低电表的成本。
订货信息:
CS5460A-BS -40
℃~+
85
℃
24
引脚
SSOP
Cirrus Logic Distribution Sales channel:
Shanghai benhong Electronics Technologies Co.,Ltd
Contactee: Zhoubenhong
Addr: Rm1101,No 47,Lane 1111,Lianhua South Rd,Shanghai China, P.R.China. 201100
Tel: 021-54385846, 54996731; Fax:021-54996731; MP: 13818593177
Email: zhoubenhong@hobos.com.cn; zhoubenhong@126.com
QQ: 511937505; Skype: zhoubenhong; MSN: zhoubh888@hotmail.com
Website: http://www.hobos.com.cn
CS5460A
2 DS284PP4
目 录
1.特性与规格说明.....................................................................................................................................4
模拟特性 .............................................................................................................................................. 5
模拟特性(续) ................................................................................................................................... 6
5V 数字特性........................................................................................................................................ 7
3.3V 数字特性.....................................................................................................................................7
绝对最大额定值 ................................................................................................................................... 8
开关特性 .............................................................................................................................................. 9
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
3.串口综述..............................................................................................................................................15
3.1 命令字(只写) .......................................................................................................................... 15
3.1.1 启动转换...........................................................................................................................18
3.1.2 SYNC0 命令 .....................................................................................................................18
3.1.3 SYNC1 命令 .....................................................................................................................18
3.1.4 上电/暂停命令...................................................................................................................18
3.1.5 掉电控制...........................................................................................................................18
3.1.6 校准控制...........................................................................................................................19
3.1.7 寄存器读/写命令...............................................................................................................20
3.2 串行口接口..................................................................................................................................21
3.3 串口读/写 ....................................................................................................................................21
3.3.1 寄存器写...........................................................................................................................21
3.3.2 寄存器读...........................................................................................................................21
3.4 系统初始化..................................................................................................................................21
3.5 串口初始化..................................................................................................................................22
3.6 CS5460A 上电状态...................................................................................................................... 22
4.功能描述..............................................................................................................................................22
4.1 脉冲-速率输出.............................................................................................................................22
4.2 常规模式、步进电机模式和机械计度器模式的脉冲输出 ............................................................23
4.2.1 常规模式...........................................................................................................................23
4.2.2 机械计度器模式................................................................................................................24
4.2.3 步进电机模式.................................................................................................................... 24
4.3 使用 EEPROM 的自引导模式 ....................................................................................................25
4.3.1 自引导结构 .......................................................................................................................25
4.3.2 EEPROM 的自引导数据....................................................................................................25
4.3.3 可用的 EEPROM............................................................................................................ 25
4.4 中断和看门狗..............................................................................................................................26
CS5460A
DS284PP4 3
4.4.1 中断 ..................................................................................................................................26
4.4.1.1 清除状态寄存器.............................................................................................................26
4.4.1.2
INT
引脚的典型应用.....................................................................................................27
4.4.1.3
INT
引脚的有效状态.....................................................................................................27
4.4.1.4 异常 ............................................................................................................................... 27
4.4.2 看门狗定时器.................................................................................................................... 27
4.5 晶体振荡器特性 .......................................................................................................................... 28
4.6 模拟输入 ..................................................................................................................................... 28
4.7 参考电压 ..................................................................................................................................... 28
4.8 校准............................................................................................................................................. 29
4.8.1 校准过程概述....................................................................................................................29
4.8.2 校准寄存器 .......................................................................................................................29
4.8.3 校准程序...........................................................................................................................30
4.8.4 校准信号输入电平 ............................................................................................................30
4.8.5 校准信号频率.................................................................................................................... 30
4.8.6 校准的输入电路................................................................................................................30
4.8.7 校准算法...........................................................................................................................30
4.8.7.1 交流偏移量校准.............................................................................................................31
4.8.7.2 直流偏移量校准.............................................................................................................31
4.8.7.3 交流增益校准.................................................................................................................31
4.8.7.4 直流增益校准.................................................................................................................31
4.8.8 校准所需时间.................................................................................................................... 31
4.8.9 必须要校准吗?................................................................................................................32
4.8.10 校准顺序.........................................................................................................................33
4.8.11 校准提示 .........................................................................................................................33
4.9 相位补偿 ..................................................................................................................................... 33
4.10 时基校准寄存器 ........................................................................................................................33
4.11 功率偏移量寄存器..................................................................................................................... 34
4.12 输入保护 – 电流限制...............................................................................................................34
4.13 输入滤波 ...................................................................................................................................34
4.14 对高压和大电流纹波的保护......................................................................................................36
4.15 增强 RFI 抗扰性能 .................................................................................................................... 36
4.16 PCB 设计 .................................................................................................................................. 37
5.寄存器描述 ..........................................................................................................................................37
5.1 配置寄存器..................................................................................................................................38
5.2 电流通道 DC 偏移量寄存器和电压通道 DC 偏移量寄存器 .......................................................39
5.3 电流通道增益寄存器和电压通道增益寄存器............................................................................... 39
5.4 周期计数寄存器 .......................................................................................................................... 39
5.5 脉冲-速率寄存器 .........................................................................................................................40
5.6 I ,V ,P ,E 带符号结果输出寄存器...................................................................................40
5.7 IRMS ,VRMS 无符号结果输出寄存器 .....................................................................................40
5.8 时基校准寄存器 .......................................................................................................................... 40
5.9 功率偏移量寄存器.......................................................................................................................40
5.10 AC 电流通道 AC 偏移量寄存器和电压通道 AC 偏移量寄存器 .................................................41
5.11 状态寄存器和屏蔽寄存器.......................................................................................................... 41
5.12 控制寄存器................................................................................................................................ 42
6.引脚描述..............................................................................................................................................43
7.封装尺寸..............................................................................................................................................44
CS5460A
4 DS284PP4
例 图
图 1 CS5460A 读写时序图....................................................................................................................................10
图 2 CS5460A 自引导时序....................................................................................................................................11
图 3 数据流程图.....................................................................................................................................................13
图 4 电压输入滤波器特性.....................................................................................................................................14
图 5 电流输入滤波器特性.....................................................................................................................................14
图 6 典型连线图(单相 2 线、直接与电网连接).............................................................................................16
图 7 典型连线图(单相 2 线、与电网隔离).....................................................................................................16
图 8 典型连线图(单相 3 线).............................................................................................................................17
图 9. 典型连线图(单相 3 线、无中性点)........................................................................................................17
图 10 典型脉冲串输出时序图(常规模式).......................................................................................................24
图 11 机械计度器模式下的 EOUT 和 EDIR......................................................................................................24
图 12 步进电机驱动器模式下的 EOUT 和 ED ..................................................................................................24
图 13 EEPROM 和 CS5460A 的典型接口 ........................................................................................................25
图 14 自引导过程的时序图...................................................................................................................................26
图 15 CS5460A 自引导配置:掉电后自动重启动..............................................................................................27
图 16 晶体振荡器连接图.......................................................................................................................................28
图 17 CS5460A 的 VREFOUT 电压与温度特性.................................................................................................29
图 18 系统增益校准...............................................................................................................................................31
图 19 系统偏移量校准...........................................................................................................................................31
图 20 校准数据流程图...........................................................................................................................................31
图 21 交流增益校准实例.......................................................................................................................................32
图 22 另一个交流增益校准实例...........................................................................................................................32
图 23 直流增益校准实例.......................................................................................................................................32
图 24 单端输入电路的输入保护...........................................................................................................................37
图 25 CS5460A 寄存器图 .....................................................................................................................................37
表 格
表 1 差模输入电压与输出编码 .............................................................................................................................13
表 2 输出线性度为±0.1%的使用范围(增益/偏移量寄存器缺省设置) ........................................................14
表 3 复位后寄存器缺省值 .....................................................................................................................................22
CS5460A
DS284PP4 5
1
.特性与规格说明
模拟特性
(T
A
= -40 ℃~+85 ℃;VA+,VD+=+5V ±10%;VREFIN=+2.5V ;VA- =AGND=0V ;MCLK=4.096MHz ,K=1 ;N=4000
==>OWR=4.0kHz )(见注释1 ,2 ,3,4,5 )
参数
符号
最小值
典型值
最大值
单位
精度(两个通道)
共模抑制比 (DC,50,60Hz)
CMRR 80 - - dB
偏移量漂移(无高通滤波器)
- 5 -
nV/℃
模拟输入(电流通道)
总谐波失真
THDI 74 - - dB
差模输入电压范围{(VIIN+)-(VIIN-)} (增益=10)
(增益=50)
IIN
-
-
±250
±50
-
-
mV (dc)
mV (dc)
IIN+或 IIN-上的共模加信号 (增益=10 或 50)
-0.25 - VA+ V
满量程输入时对电压通道的串扰 (50,60Hz)
- - -115 dB
输入电容 (增益=10)
(增益=50)
Cin
-
-
25
25
-
-
pF
pF
等效输入阻抗 (注释 6)
(增益=10)
(增益=50)
ZinI
ZinI
-
-
-
30
30
-
-
-
kΩ
kΩ
噪声(参考输入) (增益=10)
(增益=50)
-
-
-
-
20
4
μV
RMS
μV
RMS
精度(电流通道)
双极性偏移误差 (注释 1)
VOSI -
±0.001
- %F.S.
满量程误差 (注释 1)
FSEI -
±0.001
- %F.S.
模拟输入(电压通道)
总谐波失真
THDv 62 - - dB
最大差模输入电压范围 {(VIN+)-(VIN-)}
VIN -
±250
- mV (dc)
VIN+或 VIN-上的共模加信号
-0.25 - VA+ V
满量程输入时对电流通道的串扰 (50,60Hz)
- - -70 dB
输入电容
CinV - 0.2 - pF
等效输入阻抗 (注释 6)
ZinV - 5 -
MΩ
噪声(参考输入)
- - 250
μV
RMS
精度(电压通道)
双极性偏移误差 (注释 1)
VOSv -
±0.01
- %F.S.
满量程误差 (注释 1)
FSE -
±0.01
- %F.S.
动态特性
相位补偿范围 (电压通道,60Hz)
-2.4 - +2.5
°
高速滤波器极频率点 (两个通道)
OWR - DDCLK/1024 - Sps
输入采样速率 DCLK=MCLK/K
- DCLK/8 - Sps
满量程 DC 校准范围 (注释 7)
FSCR 25 - 100 %F.S.
通道-通道延时误差 (60Hz)
(PC[6:0]设置为“0000000”)
1.0
μs
高通滤波器极点频率 -3dB
- 0.5 - Hz
参考电压输出
输出电压
REFOUT +2.4 - +2.6 V
VREFOUT 温度系数 (注释 12)
T
VREFOUT
- 25 -
ppm/℃
负载调节 (输出电流 1μ A输入或输出) △VR
- 6 10 mV
参考电压输入
输入电压范围
VREFIN +2.4 +2.5 +2.6 V
输入电容
- 4 - pF
输入 CVF 电流
- 25 - nA
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zhanshibang
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