ATT7022B应用电路

多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022BATT7022B的应用笔记本应用笔记介绍了用ATT7022B做多功能电能 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的设计方法，供大家参考，在阅读该应用笔记前，建议先仔细阅读ATT7022B的用户手册。概述ATT7022B是一颗精度高且功能强的多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片，它集成了七路二阶sigma-deltaADC，其中三路用于三相电压采样，三路用于三相电流采样，还有一路可用于零线电流或其他防窃电参数的采样，输出采样数据和有效值，使用十分方便，该芯片适用于三相三线和三相四线应用。该芯片还集成了参考电压电路以及所有包括基波、谐波和全波(基波+谐波,以下简称全波)的各项电参数测量的数字信号处理电路，能够测量各相及合相包括基波、谐波和全波有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量频率、各相电流及电压有效值、功率因数、相角等参数，提供两种视在电能（PQS、RMS）,充分满足三相多功能电能表以及基波谐波电能表制作的需求。ATT7022B内部的电压监测电路可以保证加电和断电时正常工作,提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递。支持全数字域的增益、相位校正，即纯软件校表。有功、无功电能脉冲输出CF1、CF2，可以直接接到标准表，进行误差校正，而CF3、CF4输出基波/谐波下的有功和无功电能脉冲或者RMS、PQS视在电能脉冲。一、硬件电路设计ATT7022B封装为44脚QFP形式，外围硬件电路主要包括电源、电压及电流模拟输入、脉冲输出及SPI通讯接口等电路。摸拟输入电路ATT7022B内部集成了7路16位A/D转换器，电流通道有效值在2mV至1V的范围内线性误差小于0.5%；电压通道有效值在10mV至1V的范围内线性误差小于0.5%；电压取值在0.2V到0.6V（放大后的电压值，建议电压取样信号为0.1V，电压通道的放大倍数选4倍），电流取值在2mV至1V，电能线性误差小于0.1%。每路ADC的交流输入由管脚VxP和VxN输入，同时要求VxP、VxN迭加2.4V左右直流偏置电压，该偏置电压可以由芯片的参考电压输出REFOUT获得，也可以由外部基准电压提供。三相表计量芯片的采样电压输入可采用电阻分压方式（如图1和图2）或电压互感器方式（如图3），也可先将电压转换成电流，通过电流互感器，再将电流转换成电压的方式（如图4），后两种方式采用了互感器，将芯片与电网进行了隔离，从而可以获得良好的抗干扰性能。图1将零线VN与芯片的参考电压输出REFO连起来，方便地实现了将交流采样信号迭加在2.4V的偏置直流上，图2的电路将零线与芯片的地连接，适用于电源采用自耦变压器的应用场合。http://www.Actions.com.cnPage1of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B图1电压采样采用电阻分压输入（零线接参考输出）图2电压采样采用电阻分压输入（零线接地）图3电压采样采用电压互感器输入图4电压采样采用电流互感器输入图1、图2中VP与VN为是电网电压，图中的参数是对220V为参考电压而设计的，图3中的PT将电网电压（如220V）变换为采样电压，图4中的CT是1：1的变换器（如2mA到2mA）。电流采样都是通过电流互感器完成的，有以下几种接线方式。图5电流采样差分输入图6电流采样单端输入图5与图6中IA1、IA2是电流互感器的二次侧信号。第七路ADC输入也可参考这种接法。在采样输入信号设计时应注意以下几点：http://www.Actions.com.cnPage2of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B1、无论任何输入方式，输入引脚的VxP和VxN的直流偏置电压为2.45V左右，偏置电压由芯片的第11脚REFOUT提供，否则不能准确计量。2、为保证测量精度，芯片第5脚外接滤波电容应尽量靠近管脚处，走线粗短，远离其它信号线，且两个电容均不可省去。电容的接地点应与采样信号的地线尽可能短的连在一起。3、VxP和VxN输入电路中电阻1.2K和电容0.01uF构成了抗混叠滤波器，其结构和参数要讲究对称，并采用温度性能较好的元器件，从而保证电表获得良好的温度特性。4、任意一相电流与电压反向时，芯片第40脚REVP输出高电平，据此可以判断接线是否有错。6、芯片的输入脚SEL接高电平为选择三相四线接线方式，接低电平为选择三相三线接线方式。7、三相三线电表采用两元件测量方式，B相不参与电能计量，端子接线上用VB替代三相四线的VN。电压采样输入V4P与V4N、电流采样输入V3P与V3N可做为独立的信号输入，其电压、电流、功率、功率因数值可读B相相应的寄存器。电能脉冲输出电路下面是有功电能脉冲信号生成的过程框图：功率计算除频器1HFreq电流信号I(t)电压信号U(t)积分器功率P(t)FoutCF1电压、电流信号经变换后在DSP中相乘得到瞬时功率，对时间积分后成为电能信号，根据设定的合相能量累加模式将三相电能做绝对值相加或代数值相加运算，并将结果变换为频率信号，然后按照用户设定的分频系数进行分频，得到可用于校表的电能脉冲输出信号。下面是高频输出常数为64时的分频示意图，电能脉冲输出的脉宽为90毫秒，当脉冲周期小于180毫秒时，电能脉冲以占空比为1：1的等宽脉冲输出。CF1Foutt2=90mst1t2=64*t1HFreq=64无功电能脉冲信号则是DSP中得到的无功瞬时功率，对时间积分后成为无功电能信号，再去生成无功电能脉冲信号，基波、谐波有功和无功也是同样，它们都需要根据设定的合相能量累加模式将三相电能做绝对值相加或代数值相加运算，并将结果变换为频率信号，然后按照用户设定的分频系数进行分频，得到可用于校表的电能脉冲输出信号。脉宽和周期部分的生成都是一样的，其生成的过程总体框图如下：http://www.Actions.com.cnPage3of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B由上图可见，通过两个寄存器（0x2D和0x3C）的设置，可以开通基波或谐波电能的计量功能。基波测量使能控制寄存器EnLineFreq=0x007812，基波测量与谐波测量切换选择寄存器EnHarmonic≠0x0055AA时，选择基波表模式，此时CF3/CF4分别输出基波有功脉冲和基波无功脉冲;EnLineFreq=0x007812,EnHarmonic=0x0055AA时，选择谐波表模式，此时CF3/CF4分别输出谐波有功脉冲和谐波无功脉冲。基波抽取滤波器和基波抑制器完成基波或者谐波信号处理功能。其中基波抽取滤波器对高于3次(150Hz)以上的谐波信号进行衰减，仅保留基波成分，谐波衰减率在-30dB以上；基波抑制器对基波信号进行衰减，仅保留谐波成分，基波衰减率在-30dB以上，如下图：说明：基波抽取滤波器对高于3次(150Hz)以上的谐波信号进行衰减，仅保留基波成分，谐波衰减率在-30dB以上；http://www.Actions.com.cnPage4of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B说明：基波抑制滤波器对基波信号进行衰减，仅保留谐波成分，基波衰减率在-30dB以上在进行电能脉冲输出信号设计时应注意以下几点：1、选择合适的合相能量累加方式：三相电能以代数和或以绝对值和方式累加。ATT7022B复位后对三相四线表（SEL接高电平或浮空），合相能量累加方式默认为绝对值和，对三相三线表（SEL接地），合相能量累加方式默认为代数和。通过写校表寄存器0x2A，可以改变合相能量累加方式。2、电能脉冲输出口CF1、CF2、CF3、CF4上所串电阻靠近管脚，如引线较长，可考虑在脉冲输出口管脚处接去耦电容，对电表获得良好的电磁兼容性有好处。电源电路下图是一个三相电源供电的原理图：http://www.Actions.com.cnPage5of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B电源电路的设计对电表的性能尤为重要，为了保证良好的电磁兼容性，请注意以下几点：1、电源电压VCC、AVCC应在5V±5%以内。2、建议在7805的输出端接2200uF的滤波电容。3、GND与AGND为数字和模拟电源参考点，在PCB布线时应将他们就近接大面积地，不要区分GND和AGND，更不要在GND和AGND之间接电感、电阻和磁珠等元件。4、大面积铺地不要铺到整流元件之前，电压采样的固定电阻下面也不要铺地，做到强、弱电分开。5、去耦电阻R16及电容C17、C18靠近IC模拟部分保证较好的滤波效果。6、用电阻网络分压取样电路，VN应经压敏电阻后接内部电路。与单片机的接口ATT7022B与单片机一般有6条连线，其中4条是SPI口线CS、SCLK、DIN、DOUT，一条ATT7022B的复位控制线，一条握手信号线SIG，在应用中应注意：1、ATT7022B采用5V电源供电，在与3V电源工作的单片机连线时要做电平转换。2、SPI通讯连线应尽可能短，并且周围用地线包起来,否则，SPI传输信号线可能受到干扰。可以在SPI信号线上串联一个10Ω电阻并在信号输入端加一个去耦电容，这个电阻靠近IC的输入端并与所接去耦电容结合起来可构成一个低通滤波器，从而可以消除接受信号的高频干扰。在保证SPI通讯速率正常的情况下，去耦电容可适当选大，以增强抗干扰能力，注意CS、SCLK、DIN所串电阻和所并电容要尽量靠近芯片，DOUT所串电阻和所并电容要靠近单片机。虽然ATT7022B本身SPI读写有很完善的校验手段，其信号线加强抗干扰能力还是很重要的。http://www.Actions.com.cnPage6of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B3、单片机必须对SIG信号或其状态进行监控。在上电或者ATT7022B受干扰复位，必须由外部MCU通过SPI口对校表数据进行更新，以保证计量的准确性。SIG信号就是用来通知外部MCU的一个握手信号。在单片机的SIG输入口处接0.01uF的去耦电容，增强其抗干扰能力。当然也可以检测标志状态寄存器(地址：0x2C)的bit.7是否置位，以确定校表数据是否需要更新。4、为了在上电和单片机复位后，ATT7022B能与单片机同步的工作，ATT7022B的RESET信号需要由单片机控制，复位过程为RESET信号保持大于20uS低电平，芯片复位，此时SIG输出高电平，然后单片机将RESET信号拉高，大约经500uS左右，ATT7022B完成初始化，SIG输出低电平信号，此后才能进行SPI操作。在ATT7022B的RESET端口处接0.1uF的去耦电容，增强其抗干扰能力。判断芯片工作是否正常在给ATT7022B上电后，如何判断芯片是否正常工作了呢？应该从下面几个方面进行检查：1、芯片上的电压是否正常。通电后VCC、AVCC应加5V电压，VDD（芯片第33脚和第39脚）是由芯片内部产生，这两个引脚主要用于外接滤波电容，不要做它用，也不要外灌电压，正常时为3.0V。芯片的第5脚为内部用参考电压，第11脚为参考电压输出，用于为外部输入电路提供直流偏置，这两个引脚的正常电压在2.3V到2.7V，是由内部电路产生的。2、由于ATT7022B计量部分采用了数字滤波器结构，所以为了保证测量精度，建议选用24.576MHz的晶振，检查晶体振荡是否正常，频率及幅度是否符合要求。3、RESET信号（第1脚），正常工作时为高电平，如为低电平则芯片一直处于复位状态。4、SIG信号在复位后处于低电位，当正确接受到单片机的任意一次写操作约5uS后，SIG就成为高电平。以上信号检查正常，说明芯片处在正常的工作状态，否则，应检查接线是否正确，有无短路、虚焊等故障。二、电磁兼容设计电表的电磁兼容设计是保证电表可靠性的重要环节。针对ATT7022B的应用，在此给出http://www.Actions.com.cnPage7of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B几点建议，供大家参考。PCB布线的说明当正确的原理图设计完成后，需要将其转化为印刷线路板图，好的PCB设计，是获得良好的电磁兼容性能的基本保证。下图为应用ATT7030A的一款PCB。1、首先在元器件的布局上应注意强、弱电信号分开。2、火线、零线首先应接入压敏电阻，从而使内部器件得到保护，在EFT测试时零线是一个很重要的干扰传导途径，走线要特别注意，在经过压敏电阻后，与电源变压器的连接和采样公共端的连接要很清晰的分开走，不要混在一起，这点很重要。零线连接压敏电阻的电阻网络分压电路中零线接入内部电路建议宽度在1mm以上。走线越粗越好，保证低阻抗以吸收干扰。http://www.Actions.com.cnPage8of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B3、地线的连接对电磁兼容的性能有重要的作用，注意电源的地与信号的地的接入点。建议稳压模块的电源输入和地单点相接，使最大限度减少由电源窜入整个系统的干扰4、ATT7022B有多种电源VCC、AVCC，在布线时，注意芯片的模拟地和数字地应就近接，不要区分，尽可能减小地线上的电阻、电感及分布电容。芯片的模拟地和数字地就近连接在一起，不要分开。整个地要尽可能保证完整及低阻抗5、注意芯片电源引脚上滤波电容的位置。http://www.Actions.com.cnPage9of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B电源滤波电容要靠近芯片管脚，使信号先接滤波电容再接芯片电源引脚。且走线不要过细。6、芯片REFCAP脚为芯片内部模拟部分参考电压引脚，其对精度的影响非常大，外接滤波电容可以提高参考电压的稳定性。芯片第5脚REFCAP所接电容要尽量靠近芯片，且走线远离其他信号线，以保证精度。7、通常脉冲输出线的走线较长，所串限流电阻应靠近芯片。http://www.Actions.com.cnPage10of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B芯片高频脉冲输出口所串电阻要尽量靠近芯片，靠近输出口应并一个0.01uF去耦电容8、晶振是高频器件，在它的信号线附近布大面积地，不要有其他信号线从中穿过。9、SPI口走线尽可能短，在通讯速率允许的条件下，增加阻容滤波是防止误读、误写的措施之一，注意CS、SCLK、DIN所加电容和所串电阻要尽量靠近芯片，DOUT所加电容和所串电阻尽量靠近单片机。10、RESET管脚上加0.1uF的去耦电容，SIG与单片机的连接加0.01uF的去耦电容靠近单三、软件设计SPI时序晶体外壳要良好接地，以保证其振荡不容易受干扰，从而保证整个系统的稳定。http://www.Actions.com.cnPage11of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B通讯ATT7022B的SPI通讯格式是相同的，8位地址，24位数据，MSB在前，LSB在后，对每个寄存器的读写CS信号需动作一次，换句话说，通讯开始时SCLK为低电平，CS由高到低，经过32个时钟脉冲SCLK，CS由低到高，完成一个寄存器的读或写操作。ATT7022B在时钟的下降沿从DIN线上取单片机送出的数据，在上升沿从DOUT线上向单片机送出数据。下面是读操作时序：76543210CSSCLKDINDOUT23225432101271410138116917161521201918单片机送出8位地址后，至少等待3微秒后可以从DOUT线上读取数据。SPI读时序：ReadSpi(Com){;EnableSPICS=1;SCLK=0;CS=0;;Send8-bitsCommandtoSPIfor(n=7;n>=0;n--){SCLK=1;DIN=Com.n;NOPNOPNOPSCLK=0;};waiting3usdelay(3);;Read24-bitsDataFromSPIfor(n=23,Data=0;n>=0;n--){SCLK=1;nopnophttp://www.Actions.com.cnPage12of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022BnopData.n=DOUT;SCLK=0;};DisableSPICS=1;;ReturnDataFromSPIreturn(Data);}下面是写操作时序：76543210CSSCLKDIN92322212019181716151413121110876543210CommandDataSPI读写操作要掌握几个要点：1、每次操作完毕要将CS拉高，下一次读写操作时再拉低。2、CS在拉低之前，SCLK应处于低电平状态。3、在写命令字或地址或数据时，在SCLK的高电平把要写进入的数据准备好，DIN在SCLK的下降沿把数据采进去，读数据时则是SCLK上升沿DOUT把数据放出来。4、数据放到口线上，经过几个NOP，等待数据稳定后读入单片机或写入计量芯片。SPI写时序：WriteSpi(Com,Data){;EnableSPICS=1;SCLK=0;CS=0;;Send8-bitsCommandtoSPIfor(n=7;n>=0;n--){SCLK=1;DIN=Com.n;NOPNOPhttp://www.Actions.com.cnPage13of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022BNOPSCLK=0;};Send24-bitsDatatoSPIfor(n=23,Data=0;n>=0;n--){SCLK=1;DIN=Data.n;NOPNOPNOPSCLK=0;};DisableSPICS=1;}计量参数输出寄存器中，0x2D、0x2E为上一次SPI写入的数据，0x28为上一次读出的数据，在编写SPI读和写的程序时，用到这几个寄存器做比对，可提高通讯的可靠性。另外建议在做完SPI写操作后，发送命令0xC9，数据0x000001，关闭SPI校表寄存器的写操作，防止校表数据寄存器被SPI误写，如要进行SPI写操作时，发送命令0xC9，数据0x000000，再进行SPI的写操作。ATT7022B还专门提供两个寄存器ChkSum1(0x3E)和ChkSum2(0x5F)，用于存放ATT7022B内部所有校表数据的校验和，每秒做3次更新，定时读取校验和寄存器的值，与单片机保存的校验和值做比较，如相等则说明校表数据寄存器的数据正确，如不等说明校表数据寄存器的数据受干扰改变，需要重新送校表数据。使用好读、写校验寄存器，校验和寄存器，以及SIG信号，可以从软件设计上提高产品的抗干扰能力。计量参数ATT7022B的所有测量值都可以从计量参数寄存器中读取，每秒做三次数据更新（0x3f第七路ADC采样数据输出更新速率为3.2K），这些参数有：功率：基波、谐波、全波有功功率、无功功率、视在功率，其中有分各相的和合相的值。功率是有符号的量，所有的有功和无功功率都有方向，寄存器里以补码形式存放，数据的最高位表示功率的方向，0表示正向，1表示反向。合相功率是各分相功率的代数和，利用合相有功功率、无功功率的方向，可以做四象限功率测量。ATT7022B专门设置了功率方向寄存器，将各相和合相的有功、无功的功率方向集于其中，便于用户使用。功率的计算，对分相参数是寄存器读数还原为原码（即寄存器的读数是二进制数，在读数最高位为1时，需寄存器读数进行取反加1的操作。读数最高位为0时，读数本身就是原码）后除以2^8,对合相参数是寄存器读数还原为原码后除以2^6,计算出的值还应乘以系数3200/N（N是脉冲常数），当完成功率增益补偿的校正后，这就是实际的功率了。无功测量中采用了数字移相滤波器，完成对电压信号移相90度的信号处理，在保证信号幅频响应不衰减的前提下，能够对30-1500Hz的采样信号进行移相90http://www.Actions.com.cnPage14of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B度的处理。功率因数和相角：基波、谐波、全波分相和合相的功率因数及相角。功率因数和相角都是有符号的值，在寄存器里以补码形式存放，数据的最高位表示功率因数或相角的方向，其定义与无功功率方向定义相同，0表示正，1表示负。将功率因数寄存器读数还原为原码后除以2^23就得到功率因数值，当校表完成相位补偿后，这就是电网实际的功率因数值。相角的计算是将寄存器读数还原为原吗α后，Ф=（α/2^23）*2*180/π。在不同的象限中，表示的角度需做如下转换：当有功功率为正，无功为正时，实际角度是Φ；当有功功率为正，无功为负时，实际角度是360－Φ；当有功功率为负，无功为正时，实际角度是180°－Φ；当有功功率为负，无功为负时，实际角度是180°＋Φ。功率因数和相角参数都不需要校正。电压夹角：ATT7022B给出各分相的电压的夹角，只有全波的参数,提供三个寄存器YUaUb、YUaUc、YUbUc分别表示AB/AC/BC电压的夹角。需将电压相角测量功能开启才能测到，读取寄存器值除以2^13,即为测量值。电压夹角参数不需要校正，但只有当电压夹角测量使能控制寄存器EnUAngle=0x003584时，ATT7022B才能够对电压相角测量进行测量，从而可以得到电压夹角参数；而当EnUAngle寄存器为其他不等于0x003584的内容时ATT7022B则电压夹角测量功能被关闭。在基波、谐波电能计量功能开启时，电压夹角测试功能不能长期打开。有效值：ATT7022B提供基波、谐波和全波的各分相电压有效值和三相的电压矢量和有效值，以及全波的电流有效值，三相电流矢量和有效值。读取寄存器值除以2^13,即为测量值。由ATT7022B信号处理流程可以看出有效值的增益补偿与功率增益补偿是分别进行的，即使电能误差校准了，有效值还需一一进行校正。通常第7路ADC用于检测零线电流大小，其有效值计算公式与其它电压电流的计算公式相同，但第7路ADC需由寄存器GCtrlT7Adc的bit0控制是否开启，Bit0=1开启，Bit0=0则关闭。三相电流矢量和：ATT7022B提供三相电流的矢量和的有效值输出，在三相四线的应用中可以用它检测出零线电流的大小。为了保证该矢量和计算的精度，建议校正后的电流值与采样值接近，在单片机中将校正值乘以一个系数，得到测量值。举例来说，在电流Ib输入条件下，如Ib为1.5A，校正前A相电流寄存器的值为66A，B相电流寄存器的值为63A，C相电流寄存器的值为61A，做电流校正时将A、B、C相电流值均校正到60A，这样，做矢量和时就能保证参与计算的数据的有足够的有效位数，从而保证三相电流矢量和的精度。单片机将校正后的电流值读出后，乘以系数1.5/60=0.025，即可得到测量值1.5A。电压及电流相序的检测：在三相四线的应用中，通过检测电压、电流信号的过零点的顺序来判断电压、电流的相序是否正常。只要有一相电压失压，电压逆相序标志就置位；同样只要有一相电流为零，电流逆相序标志就置位。在三相三线的应用中，电压相序是通过电压夹角的大小来做判断，这时不提供电流相序的判断功能。注意电流相序的测量需要先使能其控制器，即将校表寄存器0x30赋值0x005678。在基波、谐波电能计量功能开启时，电流逆相序检测功能不能长期打开。在计量参数寄存器0x2C中，bit3、bit4给出了电压逆相序和电流逆相序的状态标志。失压检测：ATT7022B有一个断相阈值寄存器，当检测到电压有效值寄存器的值低于断相阈值寄存器的值，在计量参数寄存器0x2C中的bit0、bit1、bit2就给出了A、B、Chttp://www.Actions.com.cnPage15of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B各相失压状态标志。频率：由电压信号的过零点，ATT7022B测量出电网的基波的频率，以补码存放在寄存器中,因频率值不可能为负,所以最高位不可能为1。读取寄存器值除以2^13,就是频率值，该参数不需要校正。电能：ATT7022B提供各种电能记录数据：全波正向有功电能记录、全波反向有功电能记录、全波正向无功电能记录、全波反向无功电能记录、基波（谐波）有功电能记录、基波（谐波）无功电能记录，RMS视在电能和PQS视在电能。而每种记录都会提供相应的读后不清零的电能寄存器及读后清零的电能寄存器（标有2的寄存器）。电能记录与校表脉冲同步更新，即CF口发一个电能脉冲，相应的电能寄存器数值加一。因此将能量寄存器的值，除以脉冲常数，即为实际用电度数。有功电能寄存器（0x1E到0x21，0x31到0x34）记录了正向和反向全波有功电能的绝对值和，同样无功电能寄存器（0x22到0x25，0x35到0x38）记录了正向和反向全波无功电能的绝对值和。基波有功电能寄存器（0x50到0x53，0x70到0x73）记录了基波或谐波或RMS正向和反向有功电能的绝对值和，同样基波无功电能寄存器（0x54到0x57，0x74到0x77）记录了基波或谐波或PQS正向和反向无功电能的绝对值和。合相电能（寄存器0x21、0x25、0x34、0x38、0x43、0x47、0x4B、0x4F、0x53、0x57、0x63、0x67、0x6B、0x6F、0x73、0x77的值）是根据设定的能量累加模式，将三相电能进行绝对值求和或代数求和的计算得到。如果取绝对值求和模式累加三相电能，则合相的反向电能值（寄存器0x47、0x4F、0x67、0x6F）总为零。从读后清零的各相及合相电能寄存器（标有2的寄存器）读数后，其对应的未标2的寄存器也会在新的脉冲来到时被清零。当芯片复位时，电能寄存器被清零。温度：ATT7022B内置温度传感器，并提供一个8位的ADC对温度进行采样输出，分辨率在1℃左右。寄存器低8位有效，该值需校正，真实温度值为TC-TM，TC为校正值，TM为寄存器所读数据，计算后的值要转换成原码，如高位为1则取反加1。温度传感器需通过寄存器GCtrlT7Adc(Addr:0x2C)进行使能控制，只有当GCtrlT7Adc的Bit2/1=10开启，Bit2/1=00/01/11时则关闭温度传感器。计量状态的选择ATT7022B可以设置成五种计量状态：全波计量状态、RMS视在电能计量状态、PQS视在计量状态、基波计量状态、谐波计量状态。在ATT7022B工作时全波计量是基本功能，而其余四种状态只能选择一种或都不选择。其选择方法请参考如下 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 :EnLineFreq寄存器内容EnHarmonic寄存器内容功能不等于0x0055AA基波表0x0078120x0055AA谐波表0x008127------RMS视在能量表0x005523------PQS视在能量表其他任何值------禁止以上功能注意在选择谐波表方式时要先在EnLineFreq寄存器中填写数据0x007812，然后再往EnHarmonic寄存器填写数据0x0055AA，使芯片处于谐波计量状态,如EnHarmonic寄存器所http://www.Actions.com.cnPage16of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B填写数据不是0x0055AA，则芯片处于基波计量状态。ATT7022B的全波计量状态是基本功能，电能脉冲输出CF1、CF2始终有效，其频率反映全波合相平均有功和无功功率的大小，常用于仪表有功和无功功率的校验，也可以用作全波有功和无功电能计量。当打开RMS视在电能计量状态时，RMS视在电能脉冲由CF3输出，CF4无效；在打开PQS视在电能计量状态时，PQS视在电能脉冲由CF4输出，CF3无效；在打开基波电能计量状态时，CF3、CF4有效，其电能脉冲输出频率反映基波的合相平均有功和无功功率的大小，可以用于仪表基波有功和无功功率的校验，也可以用作基波有功和无功电能计量；在打开谐波电能计量状态时，CF3、CF4有效，其电能脉冲输出频率反映谐波的合相平均有功和无功功率的大小，可用于仪表谐波有功和无功功率的校验，也可以用作谐波有功和无功电能计量。ATT7022B提供全波状态的功率、电压、频率、电压夹角、功率因数、相角等计量参数，当ATT7022B打开基波或谐波计量状态时，这些寄存器通过参数选择寄存器SelectPQSU（Addr：0x3C），还可以提供相应的基波或谐波功率、电压、功率因数以及相角等参数，其框图如下:由上图可见，寄存器SelectPQSU控制了参与电压有效值、功率、功率因数、相角运算的信号源，SelectPQSU≠0x001228时，由U（n）、I（n）、UT（n）这些全波采样信号进行运算，得到全波的电压有效值、功率、功率因数、相角等参数，当SelectPQSU=0x001228时，由U1（n）、I1（n）、UT1（n）这些基波或谐波采样信号进行运算（由EnLineFreq和EnHarmonic寄存器确定是基波信号还是谐波信号），相应得到基波或谐波的电压有效值、功率、功率因数、相角等参数。在EnLineFreq未选择基波或谐波表时，SelectPQSU的选择不起作用。当ATT7022B处于基波或谐波计量状态时，电压夹角、电流相序、这两项功能在平时尽量关闭，更不要同时开启，以免影响精度。http://www.Actions.com.cnPage17of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B校表参数校表是对各相电流增益、电压增益、功率增益、相位进行补偿，功率增益补偿建议不要分段。相位校正可根据精度要求，考虑分段或不分段进行。分段是按电流的大小来分，对相位校正，最多可分五段进行。ATT7022B的起动电流与断相阈值电压可用软件设置。ATT7022B做软件校表时，一般来说电压、电流校正，起动电流设置，断相阈值电压设置，均没有顺序上的要求。但在进行功率增益校正时，请注意先设置合相能量累加模式（如缺省值为你所需要则可省去此步骤）、电压通道ADC增益和高频输出参数，这是功率校正的条件，而后先做功率增益校正，再进行相位校正，相位校正是在完成功率增益校正后进行的。所有的校正都是在相应的校表寄存器参数为零的条件下进行的。ATT7022B在设置成基波表，谐波表或者视在电能计量功能时，建议校表时先设置成全波表状态校正，既将基波测量使能控制寄存器EnLineFreq=0x000000，校正好后将该寄存器根据需要填相应值使芯片进入基波表，谐波表或者视在电能计量功能状态，一般校正后无需再做基波、谐波表或者视在电能计量误差校正，w_LineFreqPg（0x31）寄存器中缺省值所提供的增益校正系数可保证足够的精度。设置电压通道ADC增益UADCPga通过填写电压通道ADC增益UADCPga（0x3F）设置电压通道ADC放大倍数，建议保证电压额定Un时的取样信号Vu*放大倍数UADCPgain等于0.5V左右。设置高频输出参数HFreq这是关于输出校表脉冲频率的分频系数。Hfreq=式中：Un为参比电压，Ib为额定电流，N为脉冲常数，Vu是在参比电压输入下，芯片电压采样管脚上（V2p与V2n、V4p与V4n、V6p与V6n、）对应的电压（如果设置了电压通道的增益，应为经过放大后的电压），Vi是额定电流输入时芯片电流采样管脚上（V1p与V1n、V3p与V3n、V5p与V5n、）对应的电压，G是常数0.648，Hfreq为高频输出常数。将Hfreq值写入校表寄存器20H，芯片就按设计的脉冲常数发出CF信号。注意该参数取值不应小于0x000004，同时不应大于0x000D00。设置比差补偿区域按照前面推荐的电流电压采样参数，ATT7022B具有1000：1的线性范围，功率增益校正不需要分段，可以简化生产的校表过程，此时比差补偿区域寄存器（0x1E）不需设置，保持为零（即复位时的默认值）。设置相位补偿区域相位的误差主要由互感器的角差和采样电路的参数不对称，信号走线不一致等引起，通常不需分段即可满足1级、0.5级电能表的要求，即相位补偿区域设置寄存器0x02、0x03、0x04、0x05的值保持为零。对于高精度的电能表，如0.5S或0.2S，需要对相位精度做分段校正，其分段也是按电流大小设置，从相位补偿区域设置4开始设置，电流最小分段点写入相位补偿区域设置4，http://www.Actions.com.cnPage18of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B电流最大的分段点写入相位补偿区域设置1。如果分段点不足4个，应从相位补偿区域设置4开始依次设置，其余的设置点参数保持为零。比如相位补偿区域要分两段进行，分段点设在15%Ib处，即Is4=15%Vi=0.15*0.1=0.015V，Iregion4=INT（G*Is4*2^23）=0x013E81，只要将0x013E81写入相位补偿区域设置4（地址0x05）即可，其余相位补偿区域设置寄存器的数值为零。功率增益校正功率增益校正是在功率因数为1的条件下进行的。建议在Ib电流点校正，并将功率增益0和功率增益1寄存器值写同样的校正值。校正公式：Pgain=errerr+−1如果Pgain≥0，Pgain=INT（Pgain*2^23）Pgain<0，Pgain=INT（2^24+Pgain*2^23）注意计算公式中的电能误差err为不含%号的误差。相位校正相位校正是在功率因数为0.5L的条件下进行的。根据设置的相位补偿区域选择合适的校正点的电流，使得在这个区域上能得到满意的功率精度。如果不分段，建议将区域0至区域4相位校正寄存器值写同样的校正值。校正公式:θ=acos((1+err)*0.5)-π/3如果θ≥0，Phsreg=INT（θ*2^23）θ<0，Phsreg=INT（2^24+θ*2^23）相位校正公式中计算单位为弧度。基波/谐波（视在电能）校正ATT7022B的基波、谐波以及RMS视在电能、PQS视在电能额校正都使用基波功率校正寄存器LineFreqPg（Addr：0x31），在功率因数cos(Φ)=1时进行基波功率增益校正，任一相均可。校正公式：LineFreqPg=errerr+−1如果LineFreqPg>=0，则LineFreqPg=INT[LineFreqPg*223]否则LineFreqPg<0，则LineFreqPg=INT[224+LineFreqPg*223]LineFreqPg寄存器的缺省值为0x0020C4，一般情况下不用另外对基波/谐波（视在电能）校正，用其缺省值可满足精度要求，同时也要注意在基波/谐波（视在电能）功率校正之前先将LineFreqPg寄存器进行清零操作。设置脉冲常数放大倍率在实际的校表过程中的小电流输入情况下，由于电能脉冲的速度很慢而导致校表时间长，ATT7022B提供脉冲常数放大倍率寄存器HFDouble，通过填写HFDouble寄存器内容不同值，可将功率放大2、4、8、16倍，从而提高小电流的校表速度。为避免功率放大所造成的数值溢出，该功能一般在5%Ib以下电流的测试中使用。注意脉冲常数放大倍率在校表完http://www.Actions.com.cnPage19of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B成后改回为1，以免引起计量错误。电压通道ADC增益选择为了减少通道之间串扰以及增加电压采样通道输入电压的范围和灵活性，ATT7022B提供电压通道ADC增益选择寄存器UADCPga，用于控制电压通道的ADC放大倍数，有1、2、4、8、16等放大倍数的选择，但要注意在填写这个控制寄存器时数据0xA5xxxx是禁止写入的。建议在参比电压Un时的取样信号Vu为0.1V，放大倍数UADCPgain=4，这样可获得良好的线性特性，保证计量精度。设置启动电流复位后启动电流寄存器的默认值为0x280，对应的启动电流为0.1%Ib（Ib输入时，采样输入为0.1V），即当读到未做电流校正前的电流寄存器的值大于或等于0x280时，电表处于启动状态，可以输出电能脉冲，反之，当读到电流寄存器的值小于0x280时，电表处于潜动状态，不输出电能脉冲。功率增益不做分段时，启动电流的设置可按以下计算公式：Istartup=INT（G*Io*2^23）式中：G为0.648，Io是启动电流输入时，芯片端口的采样电压，例如启动电流为0.4%Ib，Ib输入时采样电压为0.1V，则Io=0.1*0.4/100=0.0004V。当功率增益做分段校正时，启动电流的设定值为Istartup=INT（0.8*G*Io*2^23）,即在原计算值上乘以系数0.8。启动电流的设置与Ib输入时采样电压的大小、与输入线路在小电流下的非线性程度有关，用户可根据自己的设计，调整设定的启动电流值。电压校正电压校正相对于功率增益和相位校正是独立的，电压校正值作为一个变换系数将采样电压变换为标准电压值。在开启谐波电压测试的条件下，为了提高电压信号的分辨度，建议在ATT7022B中将电压校正到400V以上，最后由单片机处理成实际的电压信号。如Un为220V输入时，通过电压校正使ATT7022B输出440V，在单片机中将测得的信号除以2，得到最后的测量值220V。如果Un是100V输入时，校正到400V，由单片机将测得的信号除以4，得到最后的测量值100V。如果Un是57.7V输入时，校正到461.6V，由单片机将测得的信号除以8，得到最后的测量值57.7V。电流校正与电压校正相似，电流校正相对于功率增益和相位校正是独立的，电流校正值作为一个变换系数将采样电压变换为标准电流值。电流通道采样电压在额定电流时为0.1V，在未做校正时对应的电流有效值寄存器的值约60A左右，在需要用到合相电流值的情况下，为了保证合相电流的计算准确度,校正后的各相电流值应保证一定的分辨度。建议输入电流为额定电流时在ATT7022B中将电流校正到接近60A的值。考虑到计算方便性,可将电流校正到接近60A的IbX2^N，最后由单片机处理成实际的电流信号。如Ib为1.5A输入时，通过电流校正使ATT7022B输出96A，在单片机中将测得的信号除以64，得到最后的测量值1.5A。如果Ib是5A输入时，校正到80A，由单片机将测得的信号除以16，得到最后的测量值5A。如果Ib是20A输入时，校正到80A，由单片机将测得的信号除以4，得到最后的测量值20A。设置断相阈值在电压校正完成之后进行断相阈值的设置。四、软件校表程序示例http://www.Actions.com.cnPage20of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B软件校表流程如下：(写操作时，将校表寄存器地址最高位置1，称其为命令，如写寄存器20H，命令为0A0H)⑴复位ATT7022B，检测到SIG为低时送校表数据，这步可省略。⑵填写电压通道ADC增益UADCPga（0x3F）设置电压通道ADC放大倍数。⑶写高频脉冲输出参数到校表寄存器20H(命令0A0H)。⑷写启动电流到校表寄存器1FH(命令9FH)，若不做此步，默认的启动电流值为基本电流的0.1%。⑸写断相阈值电压到校表寄存器29H(命令0A9H)，若不做此步，默认的断相阈值电压为参比电压的10%（对三相四线而言）或60%（对三相三线而言）。⑹写相位补偿区域设置到校表寄存器02H、03H、04H、05H（命令82H、83H、84H、85H），若不做此步，表示不分段进行相位校准，此时相位校正值默认取区域0相位校正寄存器的值。若写了相位补偿区域设置寄存器（分段按电流大小进行设置，从相位补偿区域设置4开始设置，电流最小分段点写入相位补偿区域设置4），则低于相位补偿区域设置4分段点电流的相位校正值写入区域4相位校正寄存器；低于相位补偿区域设置3分段点电流的相位校正值写入区域3相位校正寄存器；依次类推，最后高于相位补偿区域设置1分段点电流的相位校正值写入区域0相位校正寄存器。若相位分段不足5段，则从相位补偿区域设置4开始设置，不足的寄存器设置值为零。⑺电表在输入三相电压，分别给A、B、C相输入基本电流，功率因数为1的条件下，根据测得的各相电能误差值，写功率增益值到到相应相的校表寄存器06H、07H、08H（命令86H、87H、88H）和09H、0AH、0BH中（命令89H、8AH、8BH）。⑻电表在输入三相电压，分别给A、B、C相输入基本电流，功率因数为0.5L的条件下，根据测得的各相电能误差值，写相位校正值到到校表寄存器0CH、11H、16H。若不分段做相位校准，则将相位校正值同时写到校表寄存器0DH、0EH、0FH、10H、12H、13H、14H、15H、17H、18H、19H、1AH中。若分段做相位校准，则电表在输入三相电压，根据相位补偿区域的划分，分别给A、B、C相输入补偿区域中点的电流（即校正点远离分段点，避免误差跳动），功率因数为0.5L的条件下，根据测得的各相电能误差值，写相位校正值到校表寄存器10H、15H、1AH等等。⑼输入参考电压，根据电压显示值，分别写校正值到校表寄存器1BH、1CH、1DH中。⑽输入基本电流，根据电流显示值，分别写校正值到校表寄存器26H、27H、28H中。⑾填写基波测量使能控制寄存器EnLineFreq，使ATT7022B处于所需要的计量工作状态。⑿如要选择谐波计量工作状态，在填写基波测量使能控制寄存器EnLineFreq=0x007812，使ATT7022B处于所基波计量工作状态后，再填写基波测量与谐波测量切换选择寄存器EnHarmonic=0x0055AA，使ATT7022B处于谐波计量工作状态，如填写其它值则ATT7022B处于基波计量工作状态，如不选择谐波计量状态，则此步跳过。注意：*校表是在相应的校表寄存器内容为零的条件下进行。软件校表应用举例：以1.5(6)A，220V三相四线表为例，设计参数如下：脉冲常数N为3200imp/kWh，额定电流输入时，电流通道的输入电压Vi为0.1V，参比电压输入时，电压通道的输入电压Vu为0.1V，将该表设置成谐波计量状态。以下子程序用8051的汇编语言写成，入口：A寄存器放命令（对于写操作）或地址（对于读操作），20H、21H、22H为存放写数据的寄存器，30H、31H、32H为存放读出数据的寄存器，R0寄存器存放写入或读出的内容的首地址，R3寄存器放写或读的字节数。WR_SPI为写http://www.Actions.com.cnPage21of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022BATT7022B的子程序，RE_SPI为读ATT7022B的子程序。⑴复位ATT7022BRESET7022B:CLRATT7022B_RSTMOVR7,#20H；延时DELAY1:NOPDJNZR7,DELAY1SETBATT7022B_RSTMOVR7,#0FFH；延时DELAY2:NOPDJNZR7,DELAY2RET⑵填写电压通道ADC增益UADCPga（0x3F）设置电压通道ADC放大倍数为4：MOV20H，#46HMOV21H，#55HMOV22H，#01HMOVA，#0BFHLCALLWR_SPI⑶写HFConst:Hfreq==5760000000*0.648*0.648*0.5*0.1/(220*1.5*3200)=114=72HMOV20H，#00HMOV21H，#00HMOV22H，#72HMOVA，#0A0HLCALLWR_SPI⑷写起动电流：Io=0.4%*Vi=0.004*0.1=0.0004Istartup=G*Io=0.648*0.0004=0.0002592Istartup=0.0002592*2^23=2174=87EHMOV20H，#00HMOV21H，#08HMOV22H，#7EHhttp://www.Actions.com.cnPage22of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022BMOVA，#9FHLCALLWR_SPI⑸写A相功率增益：三相电压输入220伏，仅输入A相电流1.5安培，功率因数为1.0，标准表的电能误差读数为–0.74%，即err=-0.0074，则：Pgain=errerr+−1=0.0074/(1-0.0074)=0.00745516Pgain=Pgain*2^23=0.00745516*2^23=62538=0F44AHMOV20H，#00HMOV21H，#0F4HMOV22H，#4AHMOVA，#86HLCALLWR_SPIMOVA，#89H；不分段，将各段的寄存器写同样的校正值LCALLWR_SPI⑹写A相相位校正：三相电压输入220伏，仅输入A相电流1.5安培，功率因数为0.5L，标准表的电能误差读数为1.74%,err=0.0174，则:θ=acos((1+err)*0.5)-π/3=acos((1+0.0174)*0.5)-π/3=acos(0.5087)-π/3=-0.01007537<0Phsreg=2^24+θ*2^23=16692697=FEB5D9HMOV20H，#0FEHMOV21H，#0B5HMOV22H，#0D9HMOVA，#8CHLCALLWR_SPIMOVA，#8DH；不分段，将各段的寄存器写同样的校正值LCALLWR_SPIMOVA，#8EHLCALLWR_SPIMOVA，#8FHLCALLWR_SPIMOVA，#90HLCALLWR_SPI⑺写B相功率增益：http://www.Actions.com.cnPage23of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022B三相电压输入220伏，仅输入B相电流1.5安培，功率因数为1.0，标准表的电能误差，标准表的电能误差读数为1.26%,err=0.0126，则：Pgain=errerr+−1=-0.0126/(1+0.0126)=-0.01244322<0Pgain=2^24+Pgain*2^23=2^24-0.01244322*2^23=16672834=FE6842HMOV20H，#0FEHMOV21H，#68HMOV22H，#42HMOVA，#87HLCALLWR_SPIMOVA，#8AH；不分段，将各段的寄存器写同样的校正值LCALLWR_SPI⑻写B相相位校正三相电压输入220伏，仅输入B相电流1.5安培，功率因数为0.5L，标准表的电能误差读数是-1.74%,err=-0.0174，则:θ=acos((1+err)*0.5)-π/3=acos((1-0.0174)*0.5)-π/3=acos(0.4913)-π/3=0.01001709>0Phsreg=θ*2^23=84029=1483DHMOV20H，#01HMOV21H，#48HMOV22H，#3DHMOVA，#91HLCALLWR_SPIMOVA，#92H；不分段，将各段的寄存器写同样的校正值LCALLWR_SPIMOVA，#93HLCALLWR_SPIMOVA，#94HLCALLWR_SPIMOVA，#95HLCALLWR_SPI⑼写C相功率增益三相电压输入220伏，仅输入C相电流1.5安培，功率因数为1.0，标准表测得的电能误差是0.5%,ERR=0.005,则：http://www.Actions.com.cnPage24of28Rev1.04多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片ATT7022BPgain=errerr+−1=-0.005/(1+0.005)=-0.00497512&l