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
2.4.2.1.1 SVS 和电容压降功能测试

除了计量精度测试外，还对 TPS3840 SVS 器件进行了功能测试。要进行 TPS3840 测试，需要通过将外部电源直接连接到 DVCC（为了正确向 DVCC 直接供电，不应将跳线连接到 J2 上），并且电源的输出电压从 3.3V 缓慢降到 1.9V。记录 TPS3840 器件复位 MSP432 MCU 时的阈值电压，该电压称为负电压阈值。达到负电压阈值后，电源输出电压从 1.9V 缓慢增加至 3.3V。同时还会记录解除复位时的电压，该电压等于负电压阈值加上迟滞电压。

在本设计中，还对基于 TPS7A78 的电容压降电源进行了若干功能测试。在第一个测试中，当交流电网输入电压在 75V 到 270V 之间变化时，测量了 TPS7A78 的输出电压。为进行此测试，在 J3 的 LDO_OUT 与 DVCC 位置之间放置跳线，使 TPS7A78 直接连接至 DVCC。

此外，还对电源进行了测试，以验证其是否能够为 50mA 的负载供电。测试是在 DVCC 直接连接到 TPS7A78 输出端、输入电压为 230V 交流市电的情况下进行的。正常运行时，本设计的电流消耗在 14-18mA 之间，远低于电容压降电路设计的最大输出电流。为使系统电流消耗达到 50mA，测试中点亮了电路板上五个 LED 中的四个，从而使系统电流约为 50mA。在电路板从电容压降电源消耗约 50mA 电流的情况下，对 TPS7A78 的输出电压进行了测量。

还对通过在接头 J1 处将 TPS7A78 电源与辅助电源进行“或”连接后得到的 DVCC 电压进行了测试。此测试通过在 J3 的 DIODE 与 DVCC 位置之间放置跳线来实现。由于用于实现电源“或”连接的二极管上存在压降，测得的电压低于 TPS7A78 的输出电压。本次测试使用 230V 交流市电作为输入，系统处于正常工作状态，电流消耗约为 14–18mA。