ATT7022

ATT7022是一顆高精度三相電能專用計量晶片，適用於三相三線和三相四線套用。

基本介紹

• 中文名：ATT7022
• 釋義：一顆高精度三相電能專用計量晶片
• 適用範圍：三相三線和三相四線套用
• 積體電路：六路二階、數位訊號處理等
• 測量參數：無功功率、視在功率、相角等參數
• 接口：一個SPI接口

簡介

集成了六路二階sigma-delta ADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數以及頻率測量的數位訊號處理等電路。能夠測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數、相角、頻率等參數，充分滿足三相復費率多功能電能表的需求。支持全數字域的增益、相位校正，即純軟體校表。有功、無功電能脈衝輸出CF1、CF2提供瞬時有功、無功功率信息，可以直接接到標準表，進行誤差校正。詳細校表方法請參考第三部分校表方法 。可以對基波有功、無功功率進行測量，提供脈衝輸出CF3和CF4提供瞬時基波有功功率以及基波無功功率信息，可直接用於基波的校正。提供兩類視在能量輸出，RMS視在能量以及PQS視在能量，CF3和CF4也可被配置為視在能量脈衝輸出。 提供一個SPI接口，方便與外部MCU之間進行計量參數以及校表參數的傳遞。

管腳說明

1 RESET 輸入 ATT7022B 復位管腳低電平有效內部有 47K 上拉電阻2 SIG 輸出 ATT7022B 上電復位或者異常原因重新啟動時，SIG 將變為低電平。當外部 MCU 通過 SPI 寫入較表數據後，SIG 將立即變為高電平

內部結構

3,4 V1P/V1N 輸入 A 相電流信道正，負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入 Vpp 為 ± 1.5V，兩個引腳內部都有 ESD 保護電路,最大承受電壓為± 6V

5 REFCAP 輸出 基準 2.4V，可以外接；該引腳應使用 10uF 電容並聯 0.1uF 電容進行去耦

6,7 V3P/V3N 輸入 B 相電流信道正，負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入 Vpp 為 ± 1.5V，兩個引腳內部都有 ESD 保護電路,最大承受電壓為± 6V

管腳圖

8 AGND 電源 模擬電路(即ADC 和基準源)的接地參考點

9,10 V5P/V5N 輸入 C 相電流信道正，負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入Vpp為± 1.5V， 兩個引腳內部都有ESD保護電路,最大承受電壓為± 6V

11 REFOUT 輸出 基準電壓輸出，用作外部信號的直流偏置

12 AVCC 電源 該引腳提供 ATT7022B 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應

保持在 5V ± 5%，為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度，該

引腳應使用 10uF 電容並聯 0.1uF 電容進行去耦

13,14 V2P/V2N 輸入 A 相電壓信道的正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入 Vpp 為± 1.5V， 兩個引腳內部都有 ESD 保護電路,最大承受電壓為± 6V

15 AGND 電源 模擬電路(即ADC 和基準源)的接地參考點

16,17 V4P/V4N 輸入 B 相電壓信道的正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入 Vpp 為± 1.5V， 兩個引腳內部都有 ESD 保護電路,最大承受電壓為± 6V

18 AVCC 電源 該引腳提供 ATT7022B 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應保持在 5V ± 5%，為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度，該引腳應使用 10uF 電容並聯 0.1uF 電容進行去耦

19,20 V6P/V6N 輸入 C 相電壓信道的正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式正常工作最大輸入Vpp為± 1.5V， 兩個引腳內部都有ESD保護電路,最大承受電壓為± 6V

21，22 V7P/V7N 輸入 第七路 ADC的正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入Vpp為± 1.5V,兩個引腳內部都有ESD保護電路,最大承受電壓為± 6V

23 GND 電源 數字地引腳

24 TEST 輸入 測試管腳，正常套用接地。 內有 47K 下拉電阻

25 NC --- 不連線

26 SEL 輸入 三相三線低電平，三相四線高電平選擇。 內部 300K 上拉電阻

27 CF1 輸出 有功電能脈衝輸出，其頻率反映合相平均有功功率的大小，常用於儀表有功功率的校驗，也可以用作有功電能計量

28 CF2 輸出 無功電能脈衝輸出，其頻率反映合相平均無功功率的大小，常用於儀表無功功率的校驗也可以用作無功電能計量

29 NC --- 不連線

30 CF3 輸出 CF3：基波有功電能脈衝輸出，其頻率反映基波的合相平均有功功率的大小，常用於儀表基波有功功率的校驗，也可以用作基波有功電能計量 CF3 也可配置為 RMS 視在電能脈衝輸出

31 CF4 輸出 CF4:基波無功電能脈衝輸出,其頻率反映基波的合相平均無功功率的大小,常用於儀表基波無功功率的校驗,也可以用作基波無功電能計量。 CF4 也可配置為 PQS 視在電能脈衝輸出。

32 NC --- 不連線

33 VDD 電源 核心電源輸出 3.0V。外接 10F 電容並聯 0.1uF電容進行去耦

34 VCC 電源 數字電源引腳；正常工作電源電壓應保持在 5V ± 5%，該引腳應使用 10uF 電容並聯 0.1uF 電容進行去耦

35 CS 輸入 SPI 片選信號，低電平有效，內部上拉 200K 電阻

36 SCLK 輸入 SPI 串列時鐘輸入（施密特）， 注意：上升沿放數據，下降沿取數據

37 DIN 輸入 SPI 串列數據輸入（施密特），內部下拉 200K 電阻

38 DOUT 輸出 SPI 串列數據輸出，CS 為高時高阻輸出

39 VDD 電源 核心電源輸出 3.0V。外接 10uF 電容並聯 0.1uF電容進行去耦

40 REVP 輸出 當檢測到任意一相的有功功率為負時，輸出高電平；當檢測到各相有功功率都為正時，該引腳的輸出又將復位到低電平

41 VCC 電源 數字電源引腳；正常工作電源電壓應保持在 5V ± 5%，該引腳應使用 10uF 電容並聯 0.1uF 電容進行去耦

42 OSCI 輸入 系統晶振的輸入端或是外灌系統時鐘輸入晶振頻率為

24.576MHz

43 OSCO 輸出 晶振的輸出端

44 GND 電源 數字地引腳

系統功能

電源監控電路

ATT7022B片內包含一個電源監控電路，連續對模擬電源（AVcc）進行監控。電源電壓低於4V ± 5%時，晶片將被復位。這有利於電路上電和掉電時晶片的正確啟動和正常工作。 電源監控電路被安排在延時和濾波環節中， 這在最大程度上防止了由電源噪聲引發的錯誤。為保證晶片正常工作應對電源去耦，使AVcc的波動不超過5V±5% 。

電源特性

系統復位

ATT7022B提供兩種復位方式：硬體復位和軟體復位。

硬體復位通過外部引腳RESET完成，RESET引腳內部有47K電阻上拉，所以正常工作時為高電平，當RESET

出現大於20us的低電平時，ATT7022B進入復位狀態，當RESET變為高電平時ATT7022B將從復位狀態進入正常工作狀態。軟體復位通過SPI口完成，當往SPI口寫入0xD3命令後，系統進行一次復位，復位之後ATT7022B從初始狀

系統復位

態開始運行。

ATT7022B在復位狀態下SIG為高電平，當ATT7022B從復位到工作狀態之後，大約經過500us左右，SIG將從

高電平變為低電平，此時晶片開始進入正常工作狀態，方可寫入校表數據，一旦寫入校表數據之後，SIG又會

立刻變為高電平。

模數轉換

ATT7022B片內集成了6路16位的ADC，採用雙端差分信號輸入。輸入最大的正弦信號有效值是1v。建議將

電壓通道Un對應到ADC的輸入選在0.5v左右，而電流通道Ib時的ADC輸入選在0.1v左右。

電壓相序檢測

ATT7022B可以對電壓的相序進行檢測，三相四線與三相三線模式的電壓相序檢測依據不完全一樣。

三相四線模式下電壓相序檢測按照A/B/C三相電壓的過零點順序進行判斷，電壓相序正確的依據是當A相電壓過零之後，B相電壓過零，然後才是C相電壓過零。否則電壓錯序。另外只要當A/B/C三相電壓中任何一相

沒有電壓輸入時，ATT7022B也認為是電壓錯序。

三相三線模式下電壓相序檢測按照A相電壓與C相電壓的夾角進行判斷，當A相電壓與C相電壓的夾角在300

度左右時，才認為電壓相序正常否則判斷電壓出現錯序。

電壓相序的標誌存放於狀態標誌暫存器SFlag中， SFlag 的Bit3為1表示A/B/C電壓出現錯序， SFlag 的Bit3

為0表示A/B/C電壓相序正確。

電流相序檢測

ATT7022B可以對電流的相序進行檢測電流相序檢測，按照A/B/C三相電流的過零點順序進行判斷，電流相

序正確的依據是當A相電流過零之後，B相電流過零，然後才是C相電流過零。否則電流錯序。另外只要當A/B/C

三相電流中任何一相電流丟失，ATT7022B也認為是電流錯序。

電流相序的標誌存放於狀態標誌暫存器SFlag中， SFlag 的Bit4為1表示A/B/C電流出現錯序， SFlag 的Bit4

為0表示A/B/C電流相序正確。

功率方向判斷

ATT7022B實時提供功率的方向指示，方便實現四象限功率計量。

負功率指示REVP：當檢測到三相中任意一相的有功功率為負，則REVP輸出高電平，直到下次檢測到所有

相的有功功率都為正時，REVP才恢復為低電平。

功率方向指示暫存器PFlag；用於指示A/B/C/合相的有功以及無功功率的方向。

Bit0-3：分別表示A、B、C、合相的有功功率的方向，0表示為正，1表示為負。

Bit4-7：分別表示A、B、C、合相的無功功率的方向，0表示為正，1表示為負。

失壓檢測

ATT7022B可以根據設定的閾值電壓對A/B/C三相電壓是否失壓進行判斷。

閾值電壓可以通過失壓閾值設定暫存器FailVoltage進行設定。ATT7022B上電復位後失壓閾值設定會根據當前選擇的工作模式(三相三線/三相四線)默認設定為不同的參數。在不對電壓有效值進行校正時三相四線模式的失壓閾值在電壓通道輸入50mv左右，而三相三線模式的失壓閾值在電壓通道輸入300mv左右。如果對電壓

有效值進行了校正，則必須重新設定失壓閾值設定暫存器FailVoltage，設定方法參考失壓閾值設定部分。

失壓狀態可以通過狀態標誌暫存器Sflag進行表示。

狀態標誌暫存器SFlag的Bit0/1/2=1時分別表示A/B/C三相電壓低於設定的閾值電壓；當A/B/C三相電壓高

於設定的閾值電壓時Bit0/1/2=0。