CSE7780是深圳市芯海科技有限公司繼2007年推出高精度單相有功功率計量芯片CSE7755B實現低成本電表方案，以及2009年推出填補國內數模混合三相電能計量芯片空缺的三相電能計量芯片CSE7752后，又成功推出的能夠測量電壓有效值、電流有效值、平均有功功率等各種電氣參數，且具有防竊電功能的單相多功能計量芯片。基于該芯片的電表方案完全符合國網新標準，從而使得芯海科技成為目前符合國網新標準的少數幾個芯片供應商之一。

基于CSE7780設計的智能電能表旨在使設計方案更加合理，使之成為性價比更具優勢的產品。本文對計量芯片CSE7780的性能特點和結構電路進行了分析，并從軟、硬件兩個方面給出符合國網智能電能表要求的設計方法。

符合國網新標準電能計量方案

CSE7780是一款高精度單相電能計量芯片，在動態范圍（1500：1）內，非線性誤差小于0.1%，提供兩路電流有效值、一路電壓有效值，在動態400：1的范圍內，有效值誤差小于0.5%.

該芯片能夠提供有功功率、有功能量、電流有效值、電壓有效值、線頻率、過零中斷等功能，以及提供全數字增益、相位、失調校準，有功能量脈沖從PF管腳輸出。CSE7780通過一個SPI串行接口可以與外部的MCU進行通信；具有潛動閾值可調功能；內部具有電源監控電路，可以保障芯片的正常工作。CSE7780使用5V單工作電源，內置2.5V電壓參考源，也可以使用外置的2.5V參考源。

CSE7780的內部功能結構框圖如圖1所示。在芯片工作時，將采樣到的電流、電壓信號先經過增益放大器，將采樣信號放大，然后再通過高精度的Sigma-Delta、模數轉換器（ADC）將模擬信號轉換為數字信號，得到的數字信號通過低通濾波器、高通濾波器濾去高頻噪聲與直流增益，從而得到需要的電流、電壓采樣量化的數據。將這些數據相乘，經過低通濾波器輸出平均有功功率；電流、電壓量化后的數據通過平方電路、低通濾波器、開方電路得到電流、電壓有效值。將有功功率按時間積分，計算出有功能量。通過能量頻率轉換器將得到的能量通過PF引腳輸出，也可通過SPI總線獲得經過數字信號處理得到的數字化數值。

圖1：CSE7780結構框圖軟件設計

CSE7780寄存器的配置流程如圖2所示，先設置好計量控制寄存器，能后再配置校表寄存器。

圖2：參數配置流程圖

1.CSE7780 ADC參數設計

以設計一款額定電壓220V（Un）、10（60）A電流規格、表常數為1600imp/KWh的電表為例，由于電流輸入通道允許輸入最大信號為±700mV的峰峰值（有效值為495mVrms），10（60）A的表考慮到通道A發熱的情況，可選擇200～250微歐的錳銅，若以250微歐的錳銅來采樣，在Imax=60A時，通道A的采樣信號為60A*250μΩ=15mV，由于電流通道A的允許最大輸入信號為495mV，因此電流通道的增益選擇可配置成16，通道B采用2500：1的互感器；負載電阻10Ω，電流通道B增益設置為1.電壓通道允許最大輸入信號為±700mV的峰峰值，考慮到電壓會有130%Un過壓，可將電壓采樣信號通過網絡電阻將220V交流電壓信號降至220mV左右，電壓通道增益選擇為1.

通過上述的論述，我們需將電流通道A的增益設置為16，電流通道B的增益設置為1，電壓通道的增益設置為1，因此SYSCON寄存器應設置為00C0H.

2.HFConst寄存器的設置

電表常數EC為1600imp/KWh；Vu=0.22V；Vi=10A*0.00025Ω*16=40mV；EC=1600；Un=220V；

Ib=10A.根據公式HFConst= INT[39.3143*Vu*Vi*1011/（EC*Un*Ib）]，可得HFConst=2664H，因此寫入HFConst寄存器的值應為2664H.

3.其他計量控制寄存器配置

啟動電流的配置：在Un、Ib的情況下，有功功率寄存器PowerA的數值為1A375D7H，按照要求在0.4%Ib的情況下能夠正常啟動，則Pstar寄存器可配置為0.2%Ib有功功率對應的數值pstar=00D6H（Pstart對應的是PowerA的高24位，計算出的Pstart是16'h00D6）。

能量累加模式的配置：由于需要計量正反有功能量，因此我們須將能量累加模式配置成正反向功率都參與累加，累加方式是代數和方式，負功率有REVQ符號指示，使能PF脈沖輸出及有功電能寄存器累加，即可將EMUCON配置為0001H.

4.校表寄存器的配置

a.有功功率校準

功率增益校正：在輸入信號為Un、Ib的情況下，從校表臺獲得通道A的誤差為err，。如果Pgain>=0，則GPQA=INT[Pgain*215]，反之若Pgain=0，PHSA =INT(θ/0.020)；如果θc