1 引 言

CS5460A是美國CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率/電能計量集成電路芯片，現(xiàn)主要應(yīng)用在單相電子式電能表和三相電子式電能表中。該芯片的性能優(yōu)于其它計量芯片，主要表現(xiàn)在

引腳為低電平時，所有內(nèi)部寄存器都被設(shè)置為缺省值。

20腳INT：中斷輸出。當(dāng)INT變低時，表明一個允許的事件已發(fā)生。可以通過向CS5460A寫入適當(dāng)命令來使INT清除(邏輯1)。

21腳EOUT：電能脈沖輸出。EOUT電量輸出引腳，輸出一個脈沖寬固定、頻率(可編程)和電能成比例的脈沖串。

22腳EDIR：能量方向指示輸出。如果測量到的電能是負值，電能方向指示器發(fā)出指示。

23腳SDI：串行數(shù)據(jù)輸入。SDI是串行數(shù)據(jù)接口的輸入引腳。數(shù)據(jù)的輸入速率由SCLK決定。

3　操作原理

CS5460A可以在單一+5V電源下運行。電流通道輸入范圍為30mVRMS或150 mVRMS，電壓通道輸入范圍為150 mVRMS。當(dāng)在VA+/-引腳用單電源+5V供電時，CS5460A可以承受范圍為-0.25V到VA+的共模信號?？偣?lt;500mW;電能計量精度：在1000∶1動態(tài)范圍以上每秒讀取0.1%;電流測量精度：讀數(shù)的0.1%;瞬時功率測量精度：讀數(shù)的0.1%。供電引腳最大輸入電流為±

;50mA;(VA+)-(VA-)≤+6.0V。

任意時刻，軟件或硬件復(fù)位都可以使系統(tǒng)初始化。軟件復(fù)位是通過向配置寄存器的RS位寫入邏輯1來實現(xiàn)的，復(fù)位后該位自動恢復(fù)為邏輯0。硬件復(fù)位是通過強制拉低RESET引腳50ns以上來實現(xiàn)。

寄存器讀寫命令如下：

其中，W/R為0讀寄存器，為1寫寄存器，RA(0～4)寄存器地址說明如下：00000：配置寄存器，00001：電流偏移校準(zhǔn)，00010：電流增益校準(zhǔn)，00011：電壓偏移校準(zhǔn)，00010：電壓增益校準(zhǔn)，00101：轉(zhuǎn)換次數(shù)，00110：能量，00111：最新電流，01000：最新電壓，01001：最新功率，01111：狀態(tài)寄存器，10000：交流電流偏移寄存器，10001：交流電壓偏移寄存器。

CS5460的串行接口部分集成了一個帶有發(fā)送/接收緩沖器的狀態(tài)機，狀態(tài)機在SCLK上升沿解釋8位命令字。根據(jù)對命令的解碼，狀態(tài)機將執(zhí)行相應(yīng)的操作，或者，為把尋址的內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)傳送到發(fā)送緩沖區(qū)，寫操作在數(shù)據(jù)傳輸前要等24個SCLK周期。通過寄存器讀/寫命令，數(shù)據(jù)可被寫入或從CS5460A中讀出，圖2、圖3為讀、寫時序。數(shù)據(jù)的讀、寫通過向串口SDI引腳寫入相應(yīng)的8位命令字(高位在前)來啟動。需要注意的是：一些命令字在執(zhí)行時受周期計數(shù)寄存器和配置寄存器內(nèi)容的影響，需要先對周期計數(shù)器和配置寄存器內(nèi)容進行正確設(shè)置。寄存器寫指令后必須跟24位數(shù)據(jù)，先寫命令字啟動寫操作，然后隨著24個連續(xù)的串行時鐘脈沖，CS5460A將從串行輸入引腳SDI接收串行數(shù)據(jù)，一旦收到數(shù)據(jù)，狀態(tài)機便將數(shù)據(jù)寫入配置寄存器并返回到命令模式。寄存器讀指令可以終止在8位的邊界上。通過SDI引腳寫入命令后，可從SDO引腳讀出數(shù)據(jù)。

4 應(yīng) 用

因為CS5460A可以用來測量瞬時電流、瞬時電壓、瞬時功率、電能以及電壓和電流的有效值，測量結(jié)果將以24位有符號或無符號形式存儲在內(nèi)部寄存器中，所以可以用CS5460A設(shè)計單相多功能電能表。另外，CS5460還提供了電能計量脈沖輸出端口EOUT和功率方向端口EDIR，可以方便地與步進電機計數(shù)器連接構(gòu)成簡單的電能表。當(dāng)晶振頻率為4.096MHz，分頻比為1，且兩個轉(zhuǎn)換器的直流輸入皆為最大值時，輸出脈沖的頻率與脈沖速度寄存器的頻率相同。

圖4所示為一個典型的電度表電路，它的基本電流有效值Ib=20A，相線電壓有效值V=220V(50Hz)，計量常數(shù)K=5

00imp/kWh，最大電流有效值為Imax=100A，最大電壓有效值為Vmax=300V，差分電壓輸入和差分電流輸入最大值為150mV，電阻R1調(diào)整差分電流輸入值。

如果用CS5460A設(shè)計電子式三相多功能電能表，可以在A、B、C每一相用一片CS5460A，每片輸入?yún)?shù)值都要符合CS5460A技術(shù)要求，通過MCU對三相的能量等各參數(shù)進行處理，用MCU發(fā)出脈沖，同時可以計量每一相的用電情況。利用3片CS5460A設(shè)計的電子式三相多功能電能表，有功精度可達0.5級，無功精度可達1.0級，此表現(xiàn)已投入生產(chǎn)使用。

5　結(jié)束語

CS5460A性能優(yōu)于其它單相計量芯片。目前，供電部門對電網(wǎng)的用電考核參數(shù)越來越多，如：有功、無功、瞬時電壓、瞬時電流、瞬時功率等。而CS5460A提供了許多計量參數(shù)，設(shè)計在電能表中，其功能基本滿足供電部門需求，市場前景極為廣闊。