TM7755

单相电能计量芯片
TM7755
一、 功能特点： 高准确度， 支持50Hz/60Hz的市电要求， 在500： 1的动态范围内误差小于0.1% CF用于仪表校验简单方便快捷 F1，F2可以直接驱动计数器，显示电能 逻辑输出引脚REVP能指示负功率或错线 片内带有防潜动功能（空载阈值） 片内基准电压 2.5Ⅴ±5%（温度系数典型值 40ppm/℃） 低功耗（典型值 15mW） 低成本 CMOS 工艺 兼容于 ADE7755 二、 原理框图
三、 管脚定义
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四、 管脚功能 引脚号 符号 1 DVDD
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2
AC/DC
3
AVDD
4,19 5,6
NC VIP,VIN
7,8
V2N,V2P
9 10
RESET REFIN/OUT
11
AGND
12 13,14 15,16
SCF S1,SO G1,GO
说 明 数字电源引脚,该引脚提供 TM7755 数字电路的电源,正常工作 电源电压应保持在 5V±5%， 该引脚应使用 10μF 电容并联 100nF 瓷介电容进行去耦。 高通滤器 HPF 选择引脚，当该引脚输入高电平时，通道 1（电 源通道）内的 HPF 被选通，该滤波器所涉及的相位响应在 45HZ 至 1KHZ 范围内在片内已得到补偿。在电能计量的应用中，应使 HPF 选通。 模拟电源引脚。 该引脚提供 TM7755 模拟电路的电源， 正常工作 电源应保持在 5V±5%，为使用电源的纹波和噪声减小到最低程 度，该引脚应使用 10μF 电容并联 100nF 瓷介电容进行去耦。 不连接 通道 1（电流通道）的正、负模拟输入引脚。完全差动输入引 脚。完全差动输入方式，正常工作最大信号电平为±470mV。通 道 1 有一个 PGA，其增益选择见表Ⅰ。这两个引脚相对于 AGND 的最大信号电平为±Ⅳ。两个引脚内部都有 ESD 保护电路，这 两个引脚能承受±6V 的过电压，而不造成永久性损坏。 通道 2（电压通道）的正、负模拟输入引脚。完全差动输入方 式，正常工作量大输入电压为±660mV，相对于 AGND 的最大信 号电平为±Ⅳ。两个引脚内部都有 ESD 保护电路，这两个引脚 能承受±6V 的过电压，而不造成永久性损坏。 复位引脚。当为低电平时，ADC 和数字电路保持复位状态，在 RESET 的下降沿，清除 TM7755 内部寄存器。 基准电压的输入、 输出引脚。 片内基准电压标称值为 2.5V±8%， 典型温度系数为 40ppm/℃。外部基准源可以直接连接该引脚 上。 无论用内部还是外部基准源， 该引脚都应使用 2.2μF 钽电 容和 100nF 瓷介电容对 AGND 进行去耦。 这是 TM7755 模拟电路（即 ADC 和基准源）的接地参考点，该引 脚应连接到印刷电路板的模拟接地面。模拟接地面是所有模拟 电路的接地参考点，如抗混叠滤波器、电流和电压传感器等。 为了有效地抑制噪声，模拟接地面与数字接地面只应有一点连 接。星形接地方法有助于使数字电流噪声远离模拟电路。 校验频率选择。 该引脚的逻辑输入电平确定 CF 引脚的输出频率 这两个引脚的逻辑输入用来选择数字/频率转换系数， 这为电度 表的设计提供了很大灵活性，见表 2。 这两个引脚的逻辑输入用来选择通道 1 的增益。可能的增益是 1,2,8 和 16，见表 1
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17 CLKIN
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18
CLKOUT
20
REVP
21
DGND
22 23,24
CF F2,F1
外部时钟可从该引脚接入，也可把一个石英晶体接在 CLKIN 和 CLKOUT 之间， TM7755 提供时钟源， 为 规定时钟频率为 3.579545 MHZ。作为石英晶体负载的 33pF 瓷介电容应和振荡器门电路连 接。 如上所述，可把一个石英晶体接在 CLKIN 和 CLKOUT 之间，为 TM7755 提供一个时钟源。当 CLKIN 上接有外时钟 CLKOUT 引脚 能驱动一个 CMOS 负载。 当检测到负功率时，即电压和电流信号的相位差大于 90°时， 该引脚输出逻辑高电平。该输出没有被锁存，当再次检测到正 功率时， 该引脚的输出复位。 该输出的逻辑状态随 CF 输出脉冲 同时变化。 这是 TM7755 数字电路(即乘法器、滤波器和数字频率转换器) 的接地参考点。该引脚应连接到印刷电路板的数字接地，数字 接地是所有数字电路（如机械或数字计度器、微控制器和 LED/LCD 显示器）的接地参考点。为了有效地抑制噪声，模拟 接地面与数字接地面只应有一点连接，如星形接触地。 频率校验输出引脚。其输出频率反映瞬时有功率的大小，常用 于仪表校验。CF 输出频率见表 3，表 4 低频率逻辑输出引脚，其输出频率反映平均有功功率的大小。 这两个逻辑输出可以直接驱动机电式计度器或两相步进电机。
表 1 通道 1 的增益选择 G1 0 0 1 1 表2 GO 0 1 0 1 增益 1 2 8 16 最大差动信号 ±470 mV ±235 mV ±60 mV ±30 mV
F1-4 的频率选择（CLKIN=3.579545 MHz） S1 SO F1-4(Hz) 0 0 1.7 0 1 3.4 1 0 6.8 1 1 13.6 表3 CF 的最高输出频率（交流信号）
分频系数 221 220 219 18 2
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SCF 1 0 1 0 1 0 1 0 S1 0 0 0 0 1 1 1 1 SO 0 0 1 1 0 0 1 1 F1-4(Hz) 1.7 1.7 3.4 3.4 6.8 6.8 13.6 13.6
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CF 的最高输出频率 （Hz） 128ΧF1，F2=43.52 64ΧF1，F2=21.76 64ΧF1，F2=43.52 32ΧF1，F2=21.76 32ΧF1，F2=43.52 16ΧF1，F2=21.76 16ΧF1，F2=43.52 2048ΧF1，F2=5570
用户可以从表 2 给出的 4 个频率中选择一个， 这个频率决定了 F1 和 F2 的最高输出 频率。F1 和 F2 的输出用来驱动电能寄存器（机电式或其它形式） 。这 4 个可选的频率 是针对仪表常数为 100imp/kWhr(即每千瓦小时对应 100 个计数脉冲)，最大电流在 10A 到 120A 之间的情况优化设计的。 4 给出了线路电压为 220V 情况下， 表 几种最大电流对 应的输出频率（仪表常数均为 100imp/kWhr） 。 表4 F1 和 F2 输出频率（100imp/kWhr） F1 和 F2（Hz） 1MXA 0.076 12.5A 0.153 25A 0.244 40A 0.367 60A 0.489 80A 0.733 120A 从表 5 可以看出交流输入的最高输出频率总是直流输入的一半。 5 列出了所有可能 表 的最高输出频率。 表 5 F1 和 F2 的最高输出频率 S1 SO 最高输出频率 直流输入 交流输入 0.34 0.68 0 0 0.68 1.36 1 0 1.36 2.72 0 1 2.72 5.44 1 1
五、 应用电路 下面以IB=5A表为例子给出原理图(如下)
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六、 元件清单
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说明： 1. C18用于小信号的时候的相位补偿，R37用于小信号的线性补偿，需要调整。 2．C14在0.1U-10UF选取，应该使用绝缘电阻大，漏电小的钽电容。 3．J1，J5 为电流信号输入端，J3，J4为市电输入端。 七、 电气参数
(AVDD=DVDD=5V±5%,AGND=DGND=OV，使用片内基准源，CLKIN=3.58MHZ,温度范围=-40～+85℃)
参数
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尾标 A
尾标 B
单位
测试条件及注释
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通道 1 的测量误差 1 G=1(G 为 PGA 的增益) G=2 G=8 G=16 两个通道间的相位误差 1 V1 超前 37°(PF=0.8 容性) V1 滞后 60°(PF=0.5 感性) 交流电源抑制 输出频率变化（CF） 直流电源抑制 输出频率变化（CF） 0.1 0.1 0.1 0.1 ±0.1 ±0.1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 ±0.1 ±0.1 0.2 %读数 typ %读数 typ %读数 typ %读数 typ 度(°)max 度(°)max %读数 typ
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精 度
±0.3
±0.3
%读数 typ
最大信号电平 模 拟 输 入 直流输入阻抗 -3dB 带宽 ADC 失调误差 增益误差 增益匹配误差
±1 390 14 ±16 ±4 ±0.2
±1 390 14 ±16 ±4 ±0.2
Vmax k min kHZ typ mV mnx %理想值 typ %理想值 typ
通道 2 为满度输入 (±660mV),+25℃ 动态范围 500:1 动态范围 500:1 动态范围 500:1 动态范围 500:1 线路频率 45～65HZ AC/DC=0 和 AC/DC=1 AC/DC=0 和 AC/DC=1 AC/DC=0,SO=S1=1, GO=G1=0 V1=V2=100mVrms,5 0HZ,,AVDD 加有 200mV rms，100 HZ 纹波 AC/DC=0，SO=S1=1， GO=G1=0 V1=V2=100mV rms AVDD=DVDD=5V±250mV VIP，VIN，V2N 和 V2P 对 AGND 的电压 CLKIN=3.58MHZ CLKIN/256 ， CLKIN=3.58MHZ 外基准源 2.5V， G=1 V1=470mVdc,V2-66 0mV dc 外基准源 2.5V 2.5V±8% 2.5V-8%
基 准 输 入 片内 基准 源
REFIN/OUT 输入电压范围 输入阻抗 输入电容 基准电压误差 温度系数 时钟输入频率 SCF,SO,SI,AC/DC RESET,GO 和 G1 输入高电平, VINH 输入低电平, VINL 输入电流,IIN 输入电容, CIN
2.7 2.3 3.2 10 ±200 40 4 1
2.7 2.3 3.2 10 ±200 40 80 4 1
V max V min k min PFmax mV max ppm/℃ typ ppm/℃ max MHZ max MHZ min
标准值 2.5V
注意:所有指标 CLKIN 均为 3.58MHZ
输 入
2.4 0.8 ±3 10
2.4 0.8 ±3 10
V min V max μAmax PFmax
DVDD=5V±5% DVDD=5V±5% 典型值 10nA, VIN=OV 至 DVDD
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输 出 F1 和 F2 输出高电平, 输出低电平, CF 和 REVP 输出高电平, 输出低电平, VoH VoL VoH VoL 4.5 0.5 4 0.5 4.5 0.5 4 0.5 V min V max V min V max
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ISOURCE=20mA，DVDD=5V ISINK=40mA，DVDD=5V ISOURCE=18mA，DVDD=5V ISINK=40mA，DVDD=5V
八、 封装:
All specs and applications shown above subject to change without prior notice. (以上电路及规格仅供参考,如本公司进行修正，恕不另行通知。)
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