ZHCU663A April   2019  – February 2021

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 终端设备
      1. 1.1.1 电表
    2. 1.2 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1 ADS131M04
      2. 2.2.2 TPS7A78
      3. 2.2.3 MSP432P4111
      4. 2.2.4 TPS3840
      5. 2.2.5 THVD1500
      6. 2.2.6 ISO7731B
      7. 2.2.7 TRS3232E
      8. 2.2.8 TPS709
      9. 2.2.9 ISO7720
    3. 2.3 设计注意事项
      1. 2.3.1 设计硬件实现
        1. 2.3.1.1 TPS7A78 电容压降式电源
        2. 2.3.1.2 TPS3840 SVS
        3. 2.3.1.3 模拟输入
          1. 2.3.1.3.1 电压测量模拟前端
          2. 2.3.1.3.2 电流测量模拟前端
      2. 2.3.2 电流检测模式
        1. 2.3.2.1 ADS131M04 电流检测程序
        2. 2.3.2.2 使用 MCU 触发电流检测模式
          1. 2.3.2.2.1 使用计时器定期触发电流检测模式
          2. 2.3.2.2.2 MCU 进入和退出电流检测模式的流程
        3. 2.3.2.3 如何实现计量测试软件
          1. 2.3.2.3.1 设置
            1. 2.3.2.3.1.1 时钟
            2. 2.3.2.3.1.2 端口映射
            3. 2.3.2.3.1.3 用于 GUI 通信的 UART 设置
            4. 2.3.2.3.1.4 实时时钟 (RTC)
            5. 2.3.2.3.1.5 LCD 控制器
            6. 2.3.2.3.1.6 直接存储器存取 (DMA)
            7. 2.3.2.3.1.7 ADC 设置
          2. 2.3.2.3.2 前台进程
            1. 2.3.2.3.2.1 公式
          3. 2.3.2.3.3 后台进程
            1. 2.3.2.3.3.1 per_sample_dsp()
              1. 2.3.2.3.3.1.1 电压和电流信号
              2. 2.3.2.3.3.1.2 频率测量和周期跟踪
            2. 2.3.2.3.3.2 LED 脉冲生成
            3. 2.3.2.3.3.3 相位补偿
    4. 2.4 硬件、软件、测试要求和测试结果
      1. 2.4.1 所需的硬件和软件
        1. 2.4.1.1 注意事项和警告
        2. 2.4.1.2 硬件
          1. 2.4.1.2.1 与测试设置的连接
          2. 2.4.1.2.2 电源选项和跳线设置
        3. 2.4.1.3 软件
      2. 2.4.2 测试和结果
        1. 2.4.2.1 测试设置
          1. 2.4.2.1.1 SVS 和电容压降功能测试
          2. 2.4.2.1.2 电表计量精度测试
          3. 2.4.2.1.3 电流检测模式测试
          4. 2.4.2.1.4 查看计量读数和校准
            1. 2.4.2.1.4.1 从 LCD 中查看结果
            2. 2.4.2.1.4.2 从 PC 校准和查看结果
              1. 2.4.2.1.4.2.1 查看结果
              2. 2.4.2.1.4.2.2 校准
                1. 2.4.2.1.4.2.2.1 增益校准
                  1. 4.2.1.4.2.2.1.1 电压和电流增益校准
                  2. 4.2.1.4.2.2.1.2 有源功率增益校准
                2. 2.4.2.1.4.2.2.2 偏移校准
                3. 2.4.2.1.4.2.2.3 相位校准
        2. 2.4.2.2 测试结果
          1. 2.4.2.2.1 SVS 和 TPS7A78 功能测试结果
          2. 2.4.2.2.2 电表计量精度结果
          3. 2.4.2.2.3 电流检测模式结果
  9. 3设计文件
    1. 3.1 原理图
    2. 3.2 物料清单
    3. 3.3 PCB 布局建议
      1. 3.3.1 布局图
    4. 3.4 Altium 工程
    5. 3.5 Gerber 文件
    6. 3.6 装配图
  10. 4相关文档
    1. 4.1 商标
  11. 5作者简介
  12. 6修订历史记录
2.3.2.2.1 使用计时器定期触发电流检测模式

若要让 ADS131M04 器件定期进入电流检测模式且无需 CPU 干预，一种方案是将 MCU 的计时器输出连接至 ADS131M04 器件的 SYNC/RST 引脚。可将计时器设置为定期输出触发脉冲，使 ADS131M04 器件从待机模式定期进入电流检测模式。本设计中，连接 ADS131M04 SYNC/RESET 引脚的引脚可映射至 MSP432 MCU 计时器 A 模块的计时器输出端。该计时器可由板载低频晶体振荡器提供时钟信号，这意味着即使 MSP432 MCU 进入禁用 SMCLK（子系统主时钟）与 CPU 时钟的低功耗模式，计时器仍可保持运行，从而有效降低系统功耗。

在本设计中，用于驱动 SYNC/Reset 引脚的计时器被配置为递增计数模式，此时计时器会累加至其 TAxCCR0 寄存器设定的阈值。当计数值达到 TAxCCR0 设定值后，计时器将在下一个时钟周期自动复位归零。图 2-9 显示，连接至 SYNC/Reset 引脚的计时器输出被配置为“reset/set”输出模式。在此模式下，当计时器首次计数达到 TAxCCR1 寄存器设定值时，SYNC/Reset 引脚被置为低电平；而当计时器再次计数归零时，该引脚被置为高电平。若需立即进入电流检测模式，可在首次启动计时器前，将其初始计数值预设为等于 TAxCCR1 的数值。

TIDA-010036 计时器输出配置图 2-9 计时器输出配置

TAxCCR0 寄存器与计时器时钟频率共同决定了进入电流检测模式的触发频率。MSP432 MCU 的计时器 A 模块配备时钟分频器，用于对时钟源进行分频以获得更低频的计时信号。方程式 4 展示了基于所选时钟分频器的计时器频率。

方程式 4. TIDA-010036

进入电流检测模式的触发间隔时间可通过 方程式 5 公式计算得出：

方程式 5. TIDA-010036

如下所示，SYNC/RESET 引脚保持低电平的持续时间（即负脉冲宽度）也可通过 方程式 6 中所示方式计算得出：

方程式 6. TIDA-010036

例如，假设计时器时钟源频率为 32,768Hz，且 TAxCCR0 与 TAXCCR1 寄存器值均为 65,535（这两个 16 位寄存器可设定的最大值）。若需要每 10 秒触发一次电流检测模式，可将计时器时钟分频值设置为 5，此时计时器频率为 6553.6Hz，负脉冲宽度时间为 153 微秒。作为另一个示例，若需每 64 秒触发一次电流检测模式，可将计时器时钟分频值设置为 32，此时计时器频率为 1024Hz，负脉冲宽度时间为 977 微秒。