SA9904B芯片的性能特点及实现电力参数远程测控系统的设计

SA9904B芯片的性能特点及实现电力参数远程测控系统的设计

引言

此芯片的功能包括：

实时测量三相有功/无功能量；

电压有效值和频率的测量；

片内集成基准参考电压源；

具有SPI（串行外围接口）总线接口；

芯片功耗低于60mW，具有静电保护功能，工作温度范围宽。

1、SA9904B内部结构及工作原理

SA9904B为混合模拟/数字信号的CMOS集成电路，其内部结构如图1所示。

该芯片直接测量每相电路的四个参数：有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。其余电力参数，如电流、功率等，需要通过微控制器根据相应的公式计算才能得到。

2、SA9904B引脚及功能

SA9904B的引脚如图2所示。

GND为模拟地。

VSS为电源负极。当使用分流电阻检测电流时，接-2.5V电压；当使用电流互感器时，接0V电压。

IVP1、IVP2、IVP3分别是1、2、3相的模拟电压输入端。当测量的电压为额定电压时，要保证输入到内部A/D转换器的电流有效值为14μA，需要通过一个分压电阻网来满足这一要求。

IIP1、IIN1、IIP2、IIN2、IIP3、IIN3分别是1、2、3相的模拟电流输入端。当测量的电流为额定电流时，要保证输入到芯片上的A/D转换器的电流有效值为16μA，需要通过一个分流电阻网来满足这一要求。

F50为电压过零脉冲输出端，输出的脉冲频率为交流电压的频率，脉冲宽度为1ms。

CS为芯片的片选信号输入端，高电平有效。

DI、DO为串行数据的输入、输出端。

3、SA9904B的SPI接口

当CS为高电平时，DI引脚在SCK时钟的上升沿输入9位地址信号。其中高三位为写入地址的标志位；A5、A4为保留位，可选0或1；有效地址为低4位。在SCK的上升沿检测到地址的最低有效位A0输出后，DO引脚在SCK的下降沿输出相应寄存器地址里的24位数据，高位在前，低位在后。当24位数据输出后，如果CS信号仍然有效，则DO引脚将继续输出下一个地址的寄存器数据，直到所有的数据输出为止。

4 、SA9904B在电力参数远程监测系统中的应用

电力参数远程监测系统的硬件组成结构如图4所示。待测的三相四线线路各相电压、电流经过电压分压网络和电流互感器，转化成符合SA9904B芯片要求的输入信号，再经过芯片内部对电压和电流进行A/D转换、数字运算和能量累加，从而得到各相的有功电能、无功电能、电压有效值和频率值的原始寄存器值。这些值通过SPI接口传送到微控制器。

5、 系统软件

6、语

该系统中采用SA9904B芯片，大大减少了软件中的计算工作，提高了系统的测量精度。同时采用LonWorks总线传输实测数据，也有效地提高了系统的抗干扰能力及稳定性。

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