本應(yīng)用筆記比較了適用于78M6612和78M6613可編程片上系統(tǒng)（SoC）的單相OMU和HPL固件解決方案以及新的78M6610+LMU電能測(cè)量處理器。 目標(biāo)受眾是已經(jīng)熟悉先前解決方案的工程師，他們正在考慮將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為78M6610 + LMU。

術(shù)語(yǔ)

傳感器接口

可配置的 LMU 固件支持 OMU 和 HPL 固件解決方案提供的所有傳感器接口配置。然而，78M6610+LMU 在 78M6612/13 硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，它提供了差分輸入，使電流檢測(cè)輸入的布局更容易，并為四個(gè)檢測(cè)輸入插槽中的每個(gè)插槽提供更快的有效采樣率。參見圖1。

圖1.78M6610+LMU 傳感器接口與 78M6612/78M6613 傳感器接口。

對(duì)于 78M6612 或 78M6613，可用的傳感器配置由計(jì)算引擎 （CE） 配置寄存器中的 1 位或 2 位選擇。78M6610+LMU 使用 CONFIG 寄存器中的乘法器位，將每個(gè)傳感器插槽（S0 到 S3）靈活映射到報(bào)告的測(cè)量輸出 （V一個(gè)我一個(gè)我B等）。本節(jié)總結(jié)了 OMU 和 HPL 固件支持的每種傳感器配置的等效 78M6610+LMU 設(shè)備設(shè)置，以及 78M6610+LMU 測(cè)量輸出寄存器的任何縮放注意事項(xiàng)。

本文檔中使用的寄存器類型符號(hào)（S.23、S.22等）在78M6610+LMU IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中進(jìn)一步描述。應(yīng)該注意的是，并非所有傳感器配置選項(xiàng)的符號(hào)都是固定的。例如，對(duì)于某些配置，數(shù)據(jù)手冊(cè)可能將功率輸出寄存器描述為S.23寄存器類型，而本文檔可能將功率描述為S.22（滿量程幅度是S.23的兩倍的寄存器）。

為簡(jiǎn)單起見，下圖中未顯示濾波組件和差分連接。僅提供單端檢測(cè)輸入和3.3V高端基準(zhǔn)（V3P3）。

模式 1：線路電壓 + 來自 OMU 的兩個(gè)電流

這種用于 2 線應(yīng)用的偽隔離傳感器配置利用兩個(gè)獨(dú)立的電壓檢測(cè)輸入和電阻分壓器進(jìn)行單線電壓測(cè)量。當(dāng)與CT等隔離式電流傳感器結(jié)合使用時(shí)，這種電壓檢測(cè)配置可在交流電源和測(cè)量子系統(tǒng)之間保持高阻抗（偽隔離）路徑，從而允許與系統(tǒng)的其余部分共同接地。

擴(kuò)展注意事項(xiàng)

隨后，所有電壓測(cè)量輸出和派生功率測(cè)量結(jié)果向右移動(dòng)一位數(shù)，從而形成S.22寄存器類型。通道C的總功率輸出隨后為S.21寄存器類型。電流測(cè)量輸出仍然是S.23寄存器類型。

模式2：線路電壓、新能源汽車電壓和來自O(shè)MU的兩個(gè)電流

這種用于2線應(yīng)用的非隔離傳感器配置也使用電阻傳感器來檢測(cè)電壓，但利用第二個(gè)電壓檢測(cè)輸入來監(jiān)控中性線對(duì)地電壓（NEV）的故障情況。它可以與任何類型的電流傳感器一起使用，但由于交流電源直接連接到測(cè)量 IC，因此保持非隔離狀態(tài)。

擴(kuò)展注意事項(xiàng)

所有寄存器類型均與IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中的記錄相同。

模式 3：來自 HPL 的固定參考分相模式

這種用于 3 線應(yīng)用的非隔離傳感器配置使用電阻傳感器檢測(cè)兩條線電壓，使用隔離式傳感器檢測(cè)每相電流。

擴(kuò)展注意事項(xiàng)

所有寄存器類型均與IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中的記錄相同。

模式 4：來自 HPL 的浮動(dòng)參考分相模式

用于 3 線分相系統(tǒng)的偽隔離傳感器配置利用兩個(gè)帶電阻傳感器的電壓檢測(cè)輸入進(jìn)行單線電壓測(cè)量，但每條線路都有匹配的出血電阻。此配置假定相位之間的偏移為 180 度，并使用測(cè)量的線路 1 電壓的反轉(zhuǎn)副本作為線路 2 電壓。目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)安裝在靠近服務(wù)入口的地方，以盡量減少新能源汽車和V之間的不平衡一個(gè)和 VB.當(dāng)與一個(gè)或兩個(gè)隔離式電流傳感器（如CT）結(jié)合使用時(shí)，這種配置在交流電源和測(cè)量IC之間保持高阻抗（偽隔離）路徑，允許與系統(tǒng)的其余部分共享隔離電源。

在此配置中，78M6610+LMU 無(wú)法測(cè)量或報(bào)告 VC。78M6613 HPL 固件中用于計(jì)算缺失電壓 VB 的數(shù)學(xué)公式與 78M6610+LMU 中的數(shù)學(xué)公式不同。

擴(kuò)展注意事項(xiàng)

所有電壓測(cè)量輸出和派生功率測(cè)量值都向右移動(dòng)一位數(shù)，從而形成S.22寄存器類型。通道C的總功率輸出隨后為S.21寄存器類型。電流測(cè)量輸出仍然是S.23寄存器類型。

測(cè)量參數(shù)

OMU 和 HPL 解決方案中的幾乎所有測(cè)量功能都保留在 78M6610+LMU 中。如果使用SPI接口，現(xiàn)在可以在必要時(shí)以采樣率訪問原始數(shù)據(jù)以進(jìn)行外部后處理。測(cè)量輸出、參數(shù)或術(shù)語(yǔ)的顯著差異包括：

消除了在正弦條件下用于相位校準(zhǔn)目的的相位角測(cè)量輸出。用于調(diào)整內(nèi)部相位補(bǔ)償參數(shù)的例程現(xiàn)在由主機(jī)根據(jù)需要處理。

減少了最小值/最大值跟蹤寄存器的數(shù)量。用戶現(xiàn)在有六組可配置的寄存器輸出，用于跟蹤任何可選地址的最小值/最大值。

修改了報(bào)警/狀態(tài)輸出并取消了報(bào)警計(jì)數(shù)器。

改進(jìn)的諧波測(cè)量功能，用可配置的“基波”測(cè)量取代固定頻率的“窄帶”測(cè)量，可以報(bào)告載波頻率或選定的諧波。還會(huì)報(bào)告所選諧波之外的總諧波失真。

仍然提供包含所有諧波之和的寬帶測(cè)量。

增加了電壓和電流的瞬時(shí)和峰值輸出。

將 QUANT 術(shù)語(yǔ)替換為偏移術(shù)語(yǔ)：IxRMS_OFF、Px_OFFS Qx_OFFS。

通過將公差和平均/最大間隔計(jì)數(shù)輸入替換為單個(gè) CALCYCS 輸入來簡(jiǎn)化校準(zhǔn)設(shè)置，該輸入選擇要在校準(zhǔn)例程期間平均的累積間隔數(shù)。

78M6610+LMU 為主機(jī)提供未縮放的 24 位值和可配置的能量計(jì)數(shù)器，從而在 LSB 尺寸和負(fù)載范圍方面具有更大的靈活性。相比之下，SoC 解決方案使用預(yù)定的 LSB 大?。ㄈ?mV、mA 和 mW）提供縮放的 32 位測(cè)量輸出。

主機(jī)接口

可編程 SoC 設(shè)備（包括大量 DIO 和編程接口）與 78M6610+LMU EMP 設(shè)備之間的主機(jī)接口存在細(xì)微差異，后者包含大量 DIO 和編程接口。本節(jié)總結(jié)了 SoC 解決方案與 78M6610+LMU 之間的主要區(qū)別。

串行接口協(xié)議

最初的OMU和HPL（SPL）解決方案最初是通過UART端口引入基于ASCII的CLI接口的。除了設(shè)置的讀寫命令外，此傳統(tǒng) CLI 協(xié)議還包含幾個(gè)用于特定設(shè)備控制（如復(fù)位、啟動(dòng)校準(zhǔn)例程和更新閃存）的獨(dú)特控制命令。對(duì)于喜歡此終端界面的用戶，78M6610+LMU 提供了簡(jiǎn)化的 CLI 實(shí)現(xiàn)，僅支持十進(jìn)制格式的讀寫命令。

對(duì)于更適合芯片到芯片通信和主機(jī)高效處理的二進(jìn)制協(xié)議，78M6610+LMU 提供 I2用于 UART 接口的 C、SPI 或 SSI 協(xié)議，可與 SoC 解決方案中的 SLIP 或 SAI 協(xié)議相媲美。有關(guān) SSI 協(xié)議的完整詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 78M6610+LMU 文檔。

命令和控制

閃存訪問、復(fù)位和校準(zhǔn)程序等設(shè)備控制現(xiàn)在通過簡(jiǎn)單的寫入命令啟動(dòng)到78M6610+LMU中的COMMAND寄存器，從而為I提供相同的功能2C、SPI 或 UART 接口。控件的顯著差異包括：

SoC的繼電器控制時(shí)序基于電壓和電流交叉信息。78M6610+LMU繼電器控制開/關(guān)功能僅使用電壓交叉信息。

集成的“校準(zhǔn)階段”例程未在 78M6610+LMU 中實(shí)現(xiàn)。對(duì)于給定的物料清單，此參數(shù)通常是固定的，并在設(shè)計(jì)過程中確定。有關(guān)計(jì)算相位偏移值的公式，請(qǐng)參閱校準(zhǔn)應(yīng)用筆記。

電路的其余部分

參考時(shí)序已從 32kHz 參考更改為 20M78+LMU 的 6610MHz 參考。通過增加一個(gè)內(nèi)部RC振蕩器，啟動(dòng)時(shí)間顯著縮短。對(duì)于不需要精確時(shí)基計(jì)算（能量和線路頻率）的應(yīng)用，可以使用內(nèi)部RC振蕩器從物料清單中消除外部晶體。否則，器件將自動(dòng)切換到外部基準(zhǔn)，如相應(yīng)的78M6610 IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中所述。

消除了 78M6613 的外部復(fù)位要求，進(jìn)一步降低了最小物料清單。仍然可以根據(jù)需要應(yīng)用外部重置。

78M6610+LMU 采用更小的封裝，提供更少的 DIO，并且沒有編程接口。所有上述產(chǎn)品都使用相同的5V容限I/O?，F(xiàn)在需要接口選擇引腳 （IFC0/IFC1） 來選擇哪個(gè)串行接口 （I2C， SPI， UART） 以在啟動(dòng)時(shí)啟用。

審核編輯：郭婷