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o数字温度补偿
o相位补偿（±
15°
）
o快速校准程序
o46Hz至64Hz电网频率范围，采用相同校准
应用/使用
∙楼宇自动化
∙消费类产品
∙数据中心、电信及存储设备电源
∙家庭自动化
∙室内/室外照明
图1：
集成电路的功能块图
1硬件描述
1.1硬件概述
该teridian78m6613单片机测量单元集成了所有主要功能模块需要嵌入固态交流功率和能量测量。
芯片包括：
模拟前端（APE）
独立的32位计算引擎（CE）
一个8051-compatible微处理器（微处理器）执行每一个指令周期时钟（80515）
电压转换单元
温度传感器
内存和闪存
各种输入/输出引脚
传感器技术支持包括电流互感器（电脑断层）和并联电阻。
在典型应用中，32位计算引擎（CE）的78m6613过程的顺序样品从电压输入引脚的0，1，2，3和执行计算衡量有用功率，无用功率，功率因数和v2h象限测量。
然后这些测量由微处理器访问，进一步处理和输出使用的外围接口提供给微处理器。
除了temperature-trimmed精密电压基准，片上数字温度补偿机制包括一个温度传感器和相关的控制不必要的温度对测量的校正。
温度依赖外部元件，如晶体振荡器，电流互感器，和其相应的信号调理电路的特点如果需要的话，可以和他们的校正因子可以被编程为产生的测量精度与特殊在工业温度范围。
一个集成电路框图如图1所示（在上页）。
详细说明了各个功能模块如下。
1.2模拟前端（APE）
78m6613的模拟前端（APE）由一个输入多路复用器，一个Delta-Sigma模数转换器和电压参考组成。
1.2.1网络的输入多路复用器
输入多路复用器支持多达四个输入信号应用到引脚0，1，2，3号的装置。
此外，交替使用多路复用器的选择，它有能力选择芯片温度传感器。
多路复用器可以工作在双模式：
模式1：
在一个正常的周期信号的多路复用器，从0，1，2，3引脚和选择。
模式2：
在交替多路循环，温度信号（临时）被选中，随信号源表1所示。
备用复用周期一般是很少执行（例如每秒）的微处理器。
表1详细的常规和替代复序列。
失踪的样本由ALT复用器的计算引擎顺序填写。
表1：
投入选择定期和候补多路循环
在典型应用中，A1、A3连接到电流传感器，检测电流每分支线路电压。
0和2通常是连接到电压通过电阻传感器分频器。
多路复用器控制电路的时钟由ck32，32.768千赫频率的锁相环块，并推出每个新通过的程序设计。
1.2.2模数转换器（模数转换器）
一个单一的Delta-Sigma模数转换器数字化的电压和电流输入到78m6613。
本22位分辨率的模数转换器。
转换时间是2个周期的ck32时钟。
开始每个模数转换器转换控制的多路复用器控制电路，如前面所述。
在每个转换，滤波输出数据存储到计算引擎的内存位置。
1.2.3FIR滤波器
有限脉冲响应滤波器的一个组成部分，与它的优化使用的多路复用器。
目的是毁灭的滤波器的输出所需的决议。
在每个转换，输出数据存储到计算引擎内存位置固定由多路选择。
1.2.4参考电压
该器件包括一个片精度，采用零带隙电压基准技术。
该参考修剪所引起的误差最小化组件不匹配和漂移。
其结果是输出电压与一个可预见的温度系数。
1.2.5温度传感器
该78m6613包括一个片上温度传感器作为一个带隙基准。
它是用来确定模具温度。
该微处理器读取温度传感器输出多路循环交替。
主要使用温度数据是确定的幅度补偿要求抵消热漂移系统（见3.3节温度补偿）。
1.2.6功能描述
模拟前端（APE）作为一个功能的数据采集系统，由单片机控制。
输入信号（0，1，2，和3）的采样和模数转换器获得存储在计算引擎内存，他们可以访问，如果需要计算引擎内存，由微处理器。
备用的多路复用周期都是那么频繁的微处理器进入缓慢的温度信号采集。
图2：
模拟前端框图
1.3计算引擎
计算引擎，一个专门的32位处理器，执行必要的计算精度准确测量。
并行计算和过程包括：
•每个乘法运算与它相关的电压电流采样样本获得的能量样品（当乘以恒定的采样时间）。
•敏感的频率延迟取消所有渠道（补偿延迟样品所造成的复用方案）。
•90°
移相器（窄带varh计算）。
•监测的输入信号的频率（频率和相位信息）。
•监测的输入信号的振幅（凹陷检测）。
•缩放处理过的样品的基础上校准系数。
源代码是由作为应用程序的一部分可用的固件。
计算引擎不可编程的。
测量算法的源代码可定制准则要求。
计算引擎的程序驻留在闪存。
共同存取快闪记忆体的计算引擎和微处理器控制内存共享电路。
分配的闪存空间为行政长官的计划不能超过1024个字（2kb）。
计算引擎的内存可以由计算引擎和微处理器访问。
保持寄存器是用来转换为8位微处理器数据到/从广泛的32位的并行数据，并等待状态插入需要，取决于频率ckmpu。
计算引擎的内存包含128个32位字。
该微处理器可以读写的内存为主要手段的处理器之间的数据通信。
计算引擎的硬件中断问题积累完成时。
1.480515微处理器核心
该78m6613包括80515微处理器（8位，8051-compatible）过程中，大多数指令在一个时钟周期。
使用5兆赫（4.9152兆赫）时钟的结果在处理吞吐量5百万条指令每秒。
80515架构消除了冗余总线状态和实现并行执行读取和执行阶段。
通常一个机器周期是一致的记忆，因此，大多数的字节指令在一个周期内完成。
这导致了8倍的性能（平均）改善（从聚合物）在英特尔8051装置的运行在相同的时钟频率。
实际的处理器时钟速度可以调整，总处理应用需求（测量计算，内存管理、输入/输出管理）。
典型的功率和能量测量功能结果的基础上提供的内部32位计算引擎，可用于单片机为美信标准库的一部分。
微处理器内存组织，特殊功能寄存器，中断，计数器，和其他控制描述适用固件文件。
1.4.1通用异步收发器（串口通信）
这是78m6613包括可编程沟通各种外部设备。
内容是一个专门的2线串行接口，可与外部沟通装置在38400比特/秒所有异步传输可编程奇偶校验，使，2站位/1停止位和在/XOFF选择可变通信波特率率从300至38400比特/秒。
1.4.2定时器和计数器
8051516位定时器/计数器寄存器：
定时器0和定时器1。
这些寄存器可以计数器定时器配置或操作。
在定时器模式，登记册递增每个机器周期，这意味着计数后每12个时期的微处理器的时钟信号。
在计数器模式，寄存器递增时，下降沿被观察到相应的输入信号。
因为它需要2个机器周期识别1-to-0事件，最大输入计数率为1/2的振荡频率。
没有任何限制的占空比，但是确保适当保持0或1状态，一个输入应该是稳定的，至少1个机器周期。
1.5片上资源
1.5.1振荡器
该78m6613振荡器驱动一个标准32.768千赫手表晶体。
这些晶体是准确的和不需要大电流振荡电路。
该78m6613振荡器设计了专门处理这些晶体和兼容的高阻抗和有限的功率处理能力。
1.5.2锁相环和内部时钟
定时的装置是从32.768千赫振荡器的输出。
片上定时功能包括微处理器的主时钟和采样时钟调制器。
此外，该微处理器具有通用计数器/定时器。
模数转换器的时钟，ckadc，是产生一个片上的锁相环。
它使振荡器的输出频率（ck32）150。
计算引擎的时钟频率总是ck32*150，或4.9152兆赫，在ck32是32千赫频率。
微处理器的时钟频率可从4.9152兆赫到38.4千赫。
该电路还可以产生2倍的微处理器时钟使用的模拟器。
1.5.3温度传感器
该器件包括一个片上温度传感器确定温度的带隙参考。
1.5.4快闪记忆体
该78m6613包括32片闪存。
快闪记忆体主要包含微处理器的程序代码。
它也包含图像的动态随机存取存储器，微处理器和内存，输入/输出内存。
上电前，使计算引擎，微处理器拷贝这些图像各自的位置。
计划分配的计算引擎闪存空间为不能超过1024个字（2字节）。
微处理器的内存：
78m6613包括2kb的静态随机存取存储器存储芯片（xram）加256b内部内存微处理器核心。
该2kb静态随机存取存储器用于存储数据在正常的微处理器业务。
计算引擎闪存空间是计算引擎动态随机存储器内存的数据存储（128字）。
1.5.5数字输入/输出
该装置包括10个引脚的通用数字输入/输出。
当配置为输入，这些引脚电压兼容（不限流电阻是必要的）。
复位或电神，所有引脚输入直到它们被配置为所需的方向下，微处理器控制。
当驱动，继电器线圈等，迪奥引脚应该下沉到地面（如电流图3所示，右），而不是从v3p3源（如图3，左侧）。
如果有一个以上的输入连接到相同的资源，该资源结合使用的是逻辑或。
图3：
连接外部负载的二极管接头
1.5.6硬件看门狗定时器
除了基本的看门狗定时器包括80515个微处理器，一个独立的，强大的，固定的—时间，看门狗定时器（定时器）是包含在设备。
它采用晶振作为其时间基准，必须刷新由微处理器固件至少每1.5秒。
当不刷新时间定时器溢出，和部分被重置如果复位引脚被拉高，除了输入/输出内存位将保持。
振荡器周期（4096或125毫秒）后，定时器溢出，微处理器将启动从程序地址0x0000。
ICE_E生效将关闭定时器。
1.5.7程序安全
启用时，安全功能限制ICE全球闪存擦除操作。
所有其他ICE行动受阻。
这保证了使用者的安全的管理和行政程序代码。
安全是由微处理器执行的代码在32个周期之前，先启动间隔的主要引导序列开始。
一旦启用了安全性，只有这样，禁用它是执行全球擦除的闪存，其次是一个芯片复位。
1.5.8测试端口
测试端口引脚：
一个16数字或8个模拟信号可以选择输出的测试端口引脚。
多路复用器的功能是描述在适用固件文件。
2功能描述
2.1操作理论
所提供的能量的电源到负载可以表示为：
下列公式适用于宽带模式（真有效值）：
对一个实际测量，不仅电压和电流的幅值，相位角，但也谐波含量会不断变化。
因此，简单有效值的测量是不准确的，和真有效值测量必须利用。
现代固态电功率和能量测量集成电路等78m6613功能的模拟积分运算，即过程的电流和电压样本通过模数转换器在恒定频率。
只要模数转换器分辨率足够高的采样频率以外的谐波范围的利益，电压和电流的样本，乘以时间采样期间会产生一个准确的量的瞬时能量。
总结了瞬时能量的数量，将随时间而导致累积能量。
图4：
电压、电流、瞬时能量和累积能量图
图4形状显示电压，电流，瞬时功率和积累能量，造成50样本的电压和电流信号超过20毫秒，应用240伏和100个结果是一个积累的480（=0.133瓦）在20毫秒内，显示累积曲线。
所述的抽样方法工作可靠，即使存在动态相移和谐波失真。
实际测量方程，参照适用固件文件。
2.2重置行为
复位模式：
当复位引脚拉高所有数字活动停止。
振荡器的继续运行。
此外，所有的输入/输出内存位设置为其默认状态。
一旦启动，复位模式会持续到复位定时器超时。
这将发生在4096ck32时钟周期（32768赫兹的时钟周期从锁相环块）复位后变低，同时，微处理器将开始执行其预启动和启动序列从地址00。
2.3数据流
计算引擎和微处理器之间的数据流图5所示。
在典型应用中，32位计算引擎（行政长官）过程的顺序样本的电压输入引脚的0，1，2，3，执行计算，测量有功功率（瓦），无功功率（varh），电流，和电压象限测量。
然后这些测量由微处理器访问，进一步处理和输出使用的外围设备提供给微处理器。
图5：
微处理器/并行数据流
2.4计算引擎和微处理器通信
图6显示功能之间的关系和微处理器。
计算引擎是由微处理器通过共享寄存器的输入/输出内存和寄存器中的行政长官的动态随机存取存储器。
计算引擎的输出2中断信号到微处理器时表示，计算引擎是积极处理数据时，计算引擎是更新数据输出区域的计算引擎的动态随机存取存储器。
图6：
计算引擎和微处理器通信
3应用程序信息
3.1传感器（电脑断层，电阻分流）的连接
图7，图8，图9显示电阻分压器，阻性电流分流，和电流互感器连接到78m6613的电压和电流输入。
图7：
电阻分压器
图8：
阻性电流分流
图9：
电流互感器
3.2温度测量
测量绝对温度采用片上温度传感器，采用下列公式：
3.3温度补偿
温度系数：
内部参考电压校准在设备制造。
TC1和TC2为常数，代表了典型的组件行为。
温度补偿：
是计算引擎提供带隙温度的微处理器，然后可数字补偿功率输出的温度依赖性基准。
微处理器，不完全是计算引擎，负责提供温度补偿。
微处理器应用下列公式确定任何增益调整。
在这个公式temp_x偏差是fromnominal或校准温度表示0.1度的倍数：
在功率和能量测量装置，该78m6613不是唯一的因素造成温度依赖性。
整个系列的成分（如电流变压器，电阻器分频器，电源滤波电容器），将有助于温度的影响。
由于输出片上温度传感器获得的微处理器，温度补偿机制具有很大的灵活性是可能的（例如全系统的温度校正的整个单位而不是当地的芯片）。
3.4连接充电装置
所有数字输入引脚的外部通信设备78m6613兼容。
输入/输出引脚配置为输入不需要限流电阻时，连接到外部充电装置。
3.5串口（收发）
接收引脚应该被拉低一个10kΩ电阻和可选的保护由100pF陶瓷电容器，如图10所示。
图10：
连接的接收引脚
3.6复位功能复位引脚连接
该78m6613需要外部复位电路复位输入引脚驱动器。
重置是用来防止78m6613从操作电压外的推荐工作条件。
重置确保设备设置为已知的初始条件，开始执行指令，从一个预定的起始地址。
复位可以强迫采用一个高层次的复位引脚。
复位输入内部过滤（低通滤波器）以消除杂散复位条件，可以触发一个嘈杂的环境。
由于这个原因，复位引脚必须断言（高）至少1μ在启动复位序列。
外部复位电路的设计应以保持复位引脚高（主动）每当v3p3d低于正常运行水平。
参考4.3节，建议操作条件。
图11显示了行为的外部复位电路。
图11：
78m6613外部复位行为
复位信号可以产生许多不同的方式。
例如，一个电压监控装置如美信max810s可以用来实现复位/电源电压监控功能，如图12所示。
图12：
max810s连接到78m6613
一个替代的解决方案，使用分立元件可用于。
图13显示了一个实现使用并联稳压器和双晶体管。
图13：
复位发生器基于TL431分流稳压器
只要v3p3低于设定的阈值电压2.79v分R1和R2，应该不会传导电流，基地的Q1将在同一潜力作为其发射，所以Q1将被关闭。
没有电流流过的收集器，该Q1电压将低，最高将被关闭，并重新将跟踪v3p3。
当v3p3升起的TL4312.79v，开始进行，基地的Q2是拉低，开启2。
这种驱动器Q1电压变高，转动推拉复位低。
固有的导通和关断延迟的tl4313提供~1μ延迟必须确保的正确复位78m6613。
3.7端口引脚连接仿真器
重要的是把ice_e引脚的编程接口来创建一个方式重新部分具有闪光安全设置位（SFR0xb2[6]）。
提供的ice_e确保部分可以重置之间的擦除和编程周期，这将使编程设备改编的一部分。
复位要求是实施一个看门狗定时器复位（即硬件看门狗必须启用）。
图14：
外部元件的仿真界面
3.8晶体振荡器
振荡器的78m6613带动标准32.768千赫手表晶体。
振荡器已专门处理这些晶体和兼容的高阻抗和有限功率处理能力。
良好的布局将有利于抵消和屏蔽对方。
自偏置振荡器，一个外部电阻不能连接上的晶振。
3.9编程
操作或测试代码可以编程快闪记忆体使用在线美信仿真器或闪存编程模块（tfp-2）。
闪存编程过程使用的E_RST,E_RXTX,andE_TCLK引脚。
3.10单片机固件库
任何特定的微处理器的上述功能可从格言作为标准库和标准”“源代码。
该代码是预先设定的示范和评估套件的78m6613集成电路可设定工程样品的系统评价。
应用程序代码，允许快速和有效的评价的集成电路无需编写固件或购买一个在线仿真器。
一个软件许可协议（SLA）可以签署接受任何源文件比如使用在生产环境中或（部分）的源代码和修改文件。
3.11测量校准
一旦78m6613功率和能量测量装置被安装在一个测量系统，它通常是校准公差的电流传感器，电压分压器和信号修正组件。
该装置可以使用校准增益和一个单一的阶段可向计算引擎调整因素。
增益调整用于补偿公差部件用于信号调理，特别是电阻元件。
相位调整提供补偿相移介绍了某些类型的电流传感器。
由于灵活的微处理器固件，任何校准方法，校准等基于能量，或电流和电压可以实现。
它也可以实施分段智能校准（取决于电流范围）。
美信软件支持“quickcal”方法。
4电气规格
4.1最大的绝对额定值
超过绝对最大额定值，可能会造成永久的损坏设备。
这些是压力等级和功能操作不是暗示在任何其他条件下超过“推荐工作条件”，长期暴露在极端条件下可能会影响设备的可靠性。
所有的电压相对于地来说。
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