SSP1855 電能計(jì)量芯片：精準(zhǔn)計(jì)量的理想之選

在電能計(jì)量領(lǐng)域，一款高準(zhǔn)確度、性能穩(wěn)定的芯片至關(guān)重要。上海矽朋的 SSP1855 電能計(jì)量芯片憑借其卓越的技術(shù)指標(biāo)和豐富的功能特性，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

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芯片概述

SSP1855 是一款高準(zhǔn)確度電能測(cè)量集成電路，其技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了 IEC1036 規(guī)定的準(zhǔn)確度要求。該芯片僅在 ADC 和基準(zhǔn)源中使用模擬電路，其余信號(hào)處理如相乘和濾波都采用數(shù)字電路，這使得它在惡劣環(huán)境條件下仍能保持極高的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性。

芯片的引腳 F1 和 F2 以較低頻率形式輸出有功功率平均值，可直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器或與微控制器（MCU）接口；引腳 CF 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時(shí)值，用于校驗(yàn)或與 MCU 接口。此外，內(nèi)部還包含對(duì) VDD 電源引腳的監(jiān)控電路，當(dāng) VDD 上升到 4V 之前或降到 4V 以下時(shí)，芯片會(huì)保持復(fù)位狀態(tài)，此時(shí) F1、F2 和 CF 都無輸出。內(nèi)部相位匹配電路確保電壓和電流通道的相位始終匹配，空載閾值特性保證空載時(shí)無潛動(dòng)。

芯片特點(diǎn)

高準(zhǔn)確度

支持 50Hz/60Hz IEC 687/1036 標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求，在 500:1 的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)誤差小于 0.1%，能滿足大多數(shù)電能計(jì)量場(chǎng)景的需求。

多方式功率輸出

有功功率平均值從引腳 F1 和 F2 以頻率方式輸出，有功功率瞬時(shí)值從引腳 CF 以較高頻率方式輸出，方便進(jìn)行儀表校驗(yàn)和與其他設(shè)備接口。

負(fù)功率指示

邏輯輸出引腳 REVP 能指示負(fù)功率或錯(cuò)線，為工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題提供了便利。

驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)

F1 和 F2 能直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器和兩相步進(jìn)電機(jī)，簡化了電路設(shè)計(jì)。

可編程增益

電流通道中的可編程增益放大器（PGA）使儀表能使用小阻值的分流電阻，提高了電路的靈活性。

穩(wěn)定性高

采用專用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)字信號(hào)處理（DSP），在環(huán)境和時(shí)間變化較大的條件下仍能保證高準(zhǔn)確度。

功能豐富

片內(nèi)設(shè)有電源監(jiān)控電路、防潛動(dòng)功能（空載閾值），基準(zhǔn)電壓 2.5V±8%（溫度系數(shù)典型值 30ppm/℃）能為外部電路提供基準(zhǔn)，還帶有對(duì)溫度敏感度很小的高穩(wěn)定性振蕩器。

低功耗

采用 +5V 單電源，典型功耗僅 15mW，符合節(jié)能要求。

低成本

采用低成本 CMOS 工藝，降低了生產(chǎn)成本。

引腳特征與描述

SSP1855 采用 24 腳 SSOP 封裝，各引腳功能明確：

• 電源引腳：DVDD 為數(shù)字電源引腳，AVDD 為模擬電源引腳，正常工作電源電壓均應(yīng)保持在 5V ± 5%，并需使用電容進(jìn)行去耦。
• 輸入引腳：V1P、V1N 為通道 1（電流通道）的正、負(fù)模擬輸入引腳；V2N、V2P 為通道 2（電壓通道）的負(fù)、正模擬輸入引腳，均采用完全差動(dòng)輸入方式，且內(nèi)部有 ESD 保護(hù)電路，能承受 ± 6V 的過電壓。
• 控制引腳：AC/DC 為高通濾波 HPF 選擇引腳；RESET 為復(fù)位引腳；SCF 用于校驗(yàn)頻率選擇；S1、S0 用于選擇數(shù)字/頻率轉(zhuǎn)換系數(shù)；G1、G0 用于選擇通道 1 的增益。
• 時(shí)鐘引腳：CLKIN 和 CLKOUT 可接入外部時(shí)鐘或連接石英晶體，為芯片提供時(shí)鐘源。
• 輸出引腳：REVP 用于指示負(fù)功率；CF 為頻率校驗(yàn)輸出引腳；F2、F1 為低頻邏輯輸出腳，輸出頻率反映平均有功功率的大小。

電氣特性與極限參數(shù)

電氣特性

在 VDD = 5V±5%、GND = 0V、使用片內(nèi)基準(zhǔn)源、CLKOSC = 3.58 MHz、溫度范圍 -40~ +85℃ 的條件下，芯片具有良好的精度、模擬輸入特性、基準(zhǔn)輸入特性、時(shí)鐘輸入特性和邏輯輸入輸出特性。例如，通道 1 的測(cè)量誤差在不同增益下均小于 0.1%，兩個(gè)通道間的相位誤差最大為 ± 0.1°。

極限參數(shù)

芯片的極限參數(shù)規(guī)定了其正常工作的范圍，如 VDD 相當(dāng)于 GND 電壓為 -0.3V ~ +7V，模擬輸入、基準(zhǔn)輸入、數(shù)字輸入和輸出電壓相對(duì)于 GND 的范圍也有明確限制，工作溫度范圍為 -40℃~ +85℃，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65℃~ +150℃ 等。

模擬輸入與典型接線

通道 V1（電流通道）

線路電流傳感器的輸出電壓接到通道 V1，采用完全差動(dòng)輸入，最大差動(dòng)峰值電壓應(yīng)小于 470mV。通道 1 有 PGA，增益可由用戶選擇為 1 或 16，方便傳感器接口的設(shè)計(jì)。

通道 V2（電壓通道）

線路電壓傳感器的輸出接到通道 V2，最大差動(dòng)峰值電壓為 ± 165mV。加在通道 2 上的差動(dòng)電壓信號(hào)需以共模端（通常是 GND）為參考點(diǎn)，最大共模電壓為 100mV，共模電壓為 0V 時(shí)測(cè)量結(jié)果最佳。

典型接線圖

通道 1 可選擇電流互感器（CT）作為電流傳感器，通道 2 有兩種接線方法，一種是使用電壓互感器（PT）實(shí)現(xiàn)與主電網(wǎng)完全隔離，另一種是用電阻分壓器提供與線路電壓成正比的電壓信號(hào)。

輸出頻率與時(shí)序特性

輸出頻率

芯片的輸出頻率可通過不同引腳的邏輯輸入進(jìn)行選擇，如 F1 - 4 的頻率選擇、F1 和 F2 的最高輸出頻率以及 CF 的最高輸出頻率都有相應(yīng)的表格規(guī)定。

時(shí)序特性

在特定條件下，芯片的時(shí)序特性包括 F1 和 F2 的底電平脈寬、輸出脈沖周期、F1 下降沿和 F2 下降沿之間的時(shí)間、CF 輸出的高電平脈寬等都有明確的參數(shù)。

綜上所述，SSP1855 電能計(jì)量芯片以其高準(zhǔn)確度、豐富的功能和良好的穩(wěn)定性，為電能計(jì)量領(lǐng)域提供了可靠的解決方案。工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)電能計(jì)量儀表時(shí)，不妨考慮這款芯片，相信它能帶來出色的性能表現(xiàn)。你在使用電能計(jì)量芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。