1 引言
CS5463是带有串行接口和闪蒸器
△-∑模/数转换器，能够进行高速功率(电能)计算的高度集成电路。CS5463可以通过使用低成本的分压电阻器或电压互感器测量电压，使用分流器或电流互感器测量电流，从而计算出有功功率，因此该电路特别适用于开发单相2线、3线用电表。与上代的CS5460干粉砂浆相比，CS5463还能提供视在功率、无功功率等多种参数计算，可满足设计者的多方面需求。此外，CS5463片内还带有温度传感器，有助于设计者调整温度漂移误差，提高测量精度。 2 CS5463的主要特点
CS5463的特性如下：
(1)电能数据在1000：l动态范围内的线性度为±0.1％；
(2)擦拭棒精确测量瞬时电压、电流、功率以及电压、电流有效值；
(3)计算视在、有功和无功功率，基波有功、谐波功率和功率因数；
(4)电能/脉冲转换功能；
(5)低功耗(小于12 mW)；
(6)单电源地参考信号；
(7)内置电源监视器；
(8)从串行EEPROM“自引导”，可以不用微控制器；
(9)简单的3线数字串行接口；
(10)优化的分流电阻器的输入接口；
(11)带有温度传感器；
(12)具有机械计数器/步进电机的驱动器
3 内部结构和引脚功能
3.1 内部结构
CS5463的内部结构框图如图1所示，它由2个可编程增益放大器、2个△-∑调制器、配套的高速滤波器、功率计算引擎、偏置和增益校正、功率监测、串行接口及相应功能寄存器等组成。2个可编程放大器采集电压和电流数据，△-∑调制器对模拟量采样处理，高速数字低通或可选的高通滤波器滤取可用电压电流数字信号，功率计算引擎计算各类型的功率，电压、电流，并将计算的功率值通过串行接口对外输出，既可以接EEPROM，也可以接微控制器。该电路还有能量脉冲信号输出模块，可以直接外接计数器或步进电机，从而省去微控制器而直接外送用电量，降低电表类产品的成本。
3.2 引脚功能
VA+/VA-：正负模拟电源，+5 V/0 V或+2.5 V/-2.5 V供电；
VD+/DGND：数字电源和数字地，+5V/0V供电；
软件自动化测试技术PFMON：掉电监视器，监视模拟电源状况。
VIN+/VIN-：电压通道的差模模拟输入，范围是±250mV；
IIN+/IIN-：电流通道的差模模拟输入，范围是±50 mV(PGA设置为50×时)；
VREFIN/VREFOUT：参考电压输入/输出，为片上调制器提供参考电压及其输出，通常为2.5 V。
MODB模式选择，用于配置CS5463自引导模式；
RESET/INT：复位及中断；
CS：片选信号，为低电平时，端口可识别串行时钟等信号。
声音定位SCLK：串行时钟输入，该时钟信号确定SDI、SDO的输入/输出速率，只在CS低电平时有效；
SDI/SDO：串行数据输入/输出；
E1/E2/E3(EOUT)：能量输出，输出低电平有效、频率和能量成比例关系的脉冲，3个引脚分别对应有功功率、视在功率和无功功率。
4 CS5463的工作原理
4.1 安全二维码输入滤波
电压和电流通道的输入模拟信号送入可编程PGA进行增益放大，放大后由△-∑调制器以一定的采样速度采样，采样的结果再进行高速数字滤波，得到符合要求的数字信号。电压输入通道采用二阶△-∑调制器，高速滤波器由一个固定的Sinc2滤波器实现；电流通道采用四阶△-∑调制器，并用一个Sinc4滤波器实现，与电压通道的范围相比，可以在输入跨度更大的情况下实现电流通道的精确测量。2个通道的数据接着通过2个FIR补偿滤波器来补偿通过低通滤波器后产生的幅值损耗。另外，2个通道都提供了一个可选的高通滤波器(HPF)，
它可以在有效值、电能计算之前除去电压和电流信号中的直流成分。
4.2 增益及DC偏移量调整
滤波后的瞬态电压和电流的数字量将进行偏移量和增益调整，这是基于DC偏移量寄存器(加法运算)和增益寄存器(乘法运算)的调整。调整后的24位瞬态数据采样值将存入瞬态电压和电流寄存器，用户可以通过串口从中读出采样数据。
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