PDF《三相电能计量专用电路 TM9937》

三相电能计量专用电路 TM9937 www.

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一、概述 TM9937 是静止式三相电子电度表专用集成电路,电路采用 CMOS 工 艺制造.电路设计先进,内部集成有电流缓冲放大器,乘法器, A/D 转 换器等电路.本品性能优良,质量安全可靠.封装采用 SOP24 封装.

二、特性说明 ? 精确测量单相,二相和三相的功率和电能 ? 可测量正负两个方向的有功功率,且有负方向指示 ? 跳变小,线性度高,动态工作范围宽 ? 采用电流互感器作为电流取样 ? 具有防潜动功能,低功耗 ? F1 和F2 可直接驱动步进电机 ? CF 校验脉冲输出,可用 MCU 处理 ? 适用于三相三线或三相四线电度表 ? 芯片消耗功率小于 15mW ? 芯片内置振荡器,降低系统成本

三、结构 TM9937是将来自电阻网络的交流电压采样信号和来自互感器交流电 流采样信号进行取样,通过斩波平衡式电流缓冲器、空分乘法器的处理 和电流型二阶delta-sigma模数转换器,对采样的信号进行有效功率测 量,然后通过分频等处理,输出相关的频率脉冲.

四、内部功能框图 三相电能计量专用电路 TM9937 www.titanmec.com

五、管脚定义 TM9937-SOP24 管脚号 符号 说明

1 CF 高频脉冲输出端

2 DGND 数字信号地

3 VDD 正电源

4 REVP 负向指示

5 IAP 电流采样信号输入端 A 相正极

6 IAN 电流采样信号输入端 A 相负极

7 IBP 电流采样信号输入端 B 相正极

8 IBN 电流采样信号输入端 B 相负极

9 ICP 电流采样信号输入端 C 相正极

10 ICN 电流采样信号输入端 C 相负极 FOUT1 FOUT2 CF REVP S1 S2 S3 模拟 处理 模块 时序控制模块 基准 模块 电能 处理 模块 输出 驱动 模块 VAP VBP VCP VN IAP IAN IBP IBN ICP ICN REF 分频模块 三相电能计量专用电路 TM9937 www.titanmec.com

11 AGND 模拟信号地

12 REF 基准输入/输出端

13 VN 电压相公共负端

14 VCP 电压采样信号输入端 C 相正极

15 VBP 电压采样信号输入端 B 相正极

16 VAP 电压采样信号输入端 A 相正极

17 NC 空脚,建议接 GND

18 S2 分频设置端

19 NC 空脚,建议接 GND

20 NC 空脚,建议接 GND

21 S1 分频设置端

22 S0 分频设置端

23 F2 驱动字轮输出端

24 F1 驱动字轮输出端

六、分频设置表 TM9937 设定使用分频表 接线方法 Ib(A) Imax(A) C(电表常数) counter(计数轮分频数) F1/F2 Cfmax S2S1S0 3P4W 1.5

6 3200 200/1

16 3.52

000 3P4W 1.5

6 1600 200/1

8 1.76

011 3P4W

5 20

800 200/1

4 3

001 3P4W

10 40

400 200/1

2 3

010 3P4W

15 60

200 200/1

1 2.2

110 3P4W

20 80

200 200/1

1 3

100 3P4W

30 100

100 100/1

1 1.8

111 3P3W

10 40

200 200/1

1 1.69

101

七、管脚功能描述: TM9937是一个采用CMOS电路制作的数字模拟混合集成电路.工作动态范围宽, 在三相的电能测试中可达到500:1,并且精度完全满足国家一级表的要求;

这块集成 电路包括三相电能测量中的所有基本功能,如:电压和电流信号的采样,放大电路, 采用过采样技术的AD转换电路,有效功率乘法电路和电能计算电路等;

TM9937输出 产生的脉冲频率数正比与电能的消耗数.有两个脉冲频率输出脚,脉冲的产生表示 了顺太的功率消耗,也表示了瞬态的电能方向. 1.模拟量输入构造 下面为电流和电压的输入结构示意图. 三相电能计量专用电路 TM9937 www.titanmec.com 采样输入端有嵌位二极管的保护电路,与输入的放大器结构制作在一起.通过在每 个输入端的负反馈,电压采样放大器和电流采样放大器产生了一个虚拟的信号输入 端,输入阻抗接近为零.在放大器的输出端,产生了一个与输入电流完全一样的镜 像电流. 2.ESD保护 TM9937的输入输出端都加有ESD保护. 3.功效消耗 TM9937在5V的工作电源情况下,消耗的功率小于15mw. 三相电能计量专用电路 TM9937 www.titanmec.com 4.脉冲输出信号 计量的电能由FOUT的输出脉冲表示,最大的输出频率为64Hz.在FOUT1和FOUT2的输 出端频率相同.

八、电气特性 极限参数 项目 符号 最小值 最大值 单位 电源电压 Vdd-Vss -0.3 6.0 V 管脚通过的电流 Ipin -150 +150 mA 储存温度 Tstg -40 +125 ℃ 工作温度 T. -40 +85 ℃ 电气参数(测试条件:除非有指出,测试温度范围从-10℃到+70℃) 项目 符号 最小 典型 最大单位测试条件 工作温度 TO -25 +85 ℃ 电源工作电压 VDD-VSS 4.5

5 5.5 V 电源工作电流 IDD

3 mA 电流输入端(差分输入方式) 电流输入范围 Iii -25 +25 uA 峰值电流 电压输入端(单端输入方式) 电流输入范围 Iiv -25 +25 uA 峰值电流 F1,F2,CF 输出低电平 输出高电平 VOL VOH VDD-1 VSS+1 V V IOL=5mA Ioh=-2mA VREF 脚 电压 Vref 2.3 2.4 2.5 V 对GND 的电压范 围

九、典型应用图例 三相电能计量专用电路 TM9937 www.titanmec.com 三相电能计量专用电路 TM9937 www.titanmec.com

十、封装 SOP24